Szent István Egyetem Gödöllő Gazdálkodás és Szervezéstudományok Doktori Iskola
A „Szarvasi-1” energiafű helye a megújuló energiatermelésben
DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS
SIPOS GYULA
GÖDÖLLŐ 2014.
A doktori iskola megnevezése:
Gazdálkodás és Szervezéstudományok Doktori Iskola
tudományága:
gazdálkodás- és szervezéstudományok
vezetője:
Dr. Szűcs István egyetemi tanár, az MTA doktora Szent István Egyetem, Gazdaság- és Társadalomtudományi Kar, Közgazdaságtudományi, Jogi és Módszertani Intézet
Témavezető:
Dr. Popp József egyetemi tanár az MTA doktora Debreceni Egyetem, Gazdálkodástudományi és Vidékfejlesztési Kar, Gazdaságelméleti Intézet
…………………………………. Az iskolavezető jóváhagyása
2
………………………………... A témavezető jóváhagyása
TARTALOMJEGYZÉK TARTALOMJEGYZÉK ................................................................................................................... 3 ÁBRAJEGYZÉK ............................................................................................................................... 5 TÁBLÁZATOK JEGYZÉKE ........................................................................................................... 7 1. BEVEZETÉS .................................................................................................................................. 9 1.1 1.1.1
1.2
A TÉMA AKTUALITÁSA ................................................................................................. 9 A kutatás célkitűzései ................................................................................................................................ 10
HIPOTÉZISEK .................................................................................................................. 11
2. SZAKIRODALMI ÁTTEKINTÉS .......................................................................................... 13 2.1 2.1.1 2.1.2
2.2 2.2.1
A BIOMASSZA ENERGETIKAI FELHASZNÁLÁSÁNAK LEHETŐSÉGEI .............. 13 Napjaink kihasználható megújuló energiaforrásai ................................................................................... 15 Biomassza potenciál ................................................................................................................................. 17
A BIOÜZEMANYAGOK JELENTŐSÉGE ..................................................................... 19 Élelmiszer alapanyag vs. hulladék alapú biomassza ................................................................................ 23
2.3 A BIOGÁZ ALTERNATÍV NÖVÉNYI ALAPANYAGA: „SZARVASI-1” ENERGIAFŰ ......................................................................................................................................... ............................................................................................................................................ 37 2.3.1 2.3.2
2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3
A „Szarvasi-1” energetikai hasznosítása.................................................................................................. 39 A „Szarvasi-1” egyéb hasznosítási területei ............................................................................................. 40
BIOGÁZ ELŐÁLLÍTÁS ÉS FELHASZNÁLÁS.............................................................. 42 A német biogáz-vertikum........................................................................................................................... 46 Az osztrák biogáz-vertikum ..................................................................................................................... 48 A biogáz alkalmazása a gépjárműhajtásban............................................................................................. 51
3. ANYAG ÉS MÓDSZER ........................................................................................................... 57 3.1
ALAPADATOK FORRÁSA ............................................................................................. 57
3.2
KUTATÁSI MÓDSZEREK .............................................................................................. 59
4 4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5
4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5
EREDMÉNYEK ........................................................................................................................ 63 AZ ELSŐ GENERÁCIÓS BIOÜZEMANYAGOK ÖSSZEHASONLÍTÁSA ................ 63 A biohajtóanyagok összehasonlítása főbb jellemzőik alapján .................................................................. 63 Biohajtóanyagok az egy kilométerre vetített energiahasználat tükrében .................................................. 64 A biohajtóanyagok életciklusának ÜHG kibocsátása ............................................................................... 65 A bioüzemanyag alapanyagok energiamérleg szerinti összehasonlítása .................................................. 66 A biohajtóanyag finomítók beruházási költségei ...................................................................................... 67
A BIOMETÁN NÖVÉNYI ALAPANYAGAINAK ÖSSZEHASONLÍTÁSA ............... 68 Szárazanyag tartalommal kapcsolatos eredmények .................................................................................. 70 Friss massza tömeggel kapcsolatos eredmények ...................................................................................... 71 Száraz tömeg hozammal kapcsolatos eredmények .................................................................................... 71 Metánkihozatal.......................................................................................................................................... 72 Metánhozam .............................................................................................................................................. 73
4.3
A „SZARVASI-1” ENERGIAFŰ TERMESZTÉSÉNEK JÖVEDELMEZŐSÉGE A SILÓKUKORICÁVAL ÖSSZEHASONLÍTVA .............................................................. 74
4.4
A BIOGÁZ ELŐÁLLÍTÁS JOGI ÉS ADMINISZTRATÍV AKADÁLYAI MAGYARORSZÁGON .................................................................................................... 85
4.5
A KÖZLEKEDÉSI ÁGAZAT PROBLÉMÁI MAGYARORSZÁGON .......................... 88 3
4.6 4.6.1 4.6.2
4.7 4.7.1 4.7.2 4.7.3
4.8
A BIOMETÁN VÁROSI FELHASZNÁLÁSÁNAK NEMZETGAZDASÁGOSSÁGI KÉRDÉSEI ........................................................................................................................ 93 A biometán európai példája a városi közlekedésben ................................................................................ 93 A biometán budapesti perspektívája ......................................................................................................... 96
„SZARVASI-1” ENERGIAFŰ: A BIOENERGIA-TERMELÉS ÉS A KÖRNYEZETVÉDELEM SZOLGÁLATA ................................................................... 103 A „Szarvasi-1” energiafű szennyvíziszap dekontaminálásra vonatkozó kísérlete .................................. 103 A „Szarvasi-1” energiafű kolontári fitoremediációs lehetősége ............................................................ 106 Szennyvíziszap mezőgazdsági kihelyezésének lehetősége „Szarvasi-1” energiafűvel ............................ 108
ÚJ, ÚJSZERŰ EREDMÉNYEK...................................................................................... 119
5
KÖVETKEZTETÉSEK ÉS JAVASLATOK ....................................................................... 121
6
ÖSSZEFOGLALÁS ................................................................................................................ 123
7
SUMMARY .............................................................................................................................. 125
8
FÜGGELÉKEK....................................................................................................................... 127
8.1 9
IRODALOMJEGYZÉK................................................................................................... 127 MELLÉKLETEK.................................................................................................................... 135
9.1
A HASZNÁLT MÉRTÉKEGYSÉGEK ÁTVÁLTÁSA ................................................. 135
9.2
AZ EURÓPAI UNIÓ ENERGIA-FÜGGŐSÉGE TAGORSZÁGONKÉNT SZÁZALÉKBAN............................................................................................................. 136
9.3
A HATÉKONY BIOGÁZ TISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIA ............................................ 137
9.4
A „SZARVASI-1”ENERGIAFŰ EURÓPAI FAJTAOLTALMI TANÚSÍTVÁNYA ... 138
9.5
A SZARVASI-1 ENERGIAFŰ TAKARMÁNYOZÁSI EREDMÉNYE ....................... 142
9.6
2013. JANUÁR 1-TŐL ALKALMAZOTT HATÓSÁGI ÁTVÉTELI ÁRAK .............. 145
9.7
AZ ÜVEGHÁZHATÁSÚ GÁZKIBOCSÁTÁS-MEGTAKARÍTÁS JELLEMZŐ ÉS ALAPÉRTELMEZETT ÉRTÉKEI ..................................................................................... 146
9.8
ECONOMIC SPECIFICATION OF NEW RES ............................................................. 147
4
ÁBRAJEGYZÉK 1. ábra A föld hőmérsékletének emelkedése 3 szcenárió szerint ........................................................................................ 9 2. ábra A világ energia fogyasztási prognózisa 2007-2035 között (kvadrillió Btu) .......................................................... 13 3. ábra A kőolaj és a földgáz árának alakulása 1997-2011 között (USD/ millió Btu) ...................................................... 14 4. ábra a Megújuló energia részesedése az összes felhasznált .......................................................................................... 15 5. ábra A fotoszintézis útján megkötött energia csoportosítása ........................................................................................ 18 6. ábra Biomassza átalakítási lehetőségek energetikai hasznosítás szempontjából .......................................................... 19 7. ábra A globális CO2 kibocsátás alakulása 2001-2012. között ....................................................................................... 20 8. ábra Az EU27 tagállamok tüzelőanyag, kenőanyag és üzemanyag alapanyag kereskedelme (2000-2011) ................. 22 9. ábra Magyarország tüzelőanyag, kenőanyag és üzemanyag alapanyag ........................................................................ 22 10. ábra Motorhajtóanyagok előállítási lehetőségei biomasszából ................................................................................... 23 11. ábra Üzemanyag átlagár alakulásának trendje és korrelációja az USA-ban ............................................................... 24 12. ábra A világ bioüzemanyag előállítása és területi eloszlása 2000-2011 között (Mtoe) .............................................. 24 13. ábra A világ gabonapiacának alakulása (millió tonna) ............................................................................................... 25 14. ábra A világ olajnövény piacának alakulása (millió tonna) ........................................................................................ 25 15. ábra A bioetanol előállítás mennyiségének alakulása az Európai Unióban ................................................................ 26 16. ábra Élelmiszer ár-index trendje ................................................................................................................................. 27 17. ábra A biodízel előállítás és felhasználás mennyiségének alakulása az Európai Unióban ......................................... 30 18. ábra Az EU biodízel importja származási ország szerint 2010-ben ............................................................................ 31 19. ábra Hatékony biogáz felhasználási lehetőségek (vastag nyilak) ............................................................................... 35 20. ábra Előállított biogáz mennyisége (m3/t) alapanyagonkénti bontásban ..................................................................... 37 21. ábra A biogáz alapanyagot adó állatállomány változása Magyarországon ................................................................. 38 22. ábra A biogáz mennyiségének alakulása az Európai Unióban .................................................................................... 43 23. ábra Az EU27 legjelentősebb biogáz alapú villamos energia előállítói 2011-ben ...................................................... 43 24. ábra Németország: Biogáz üzemek számának alakulása és a beüzemelt elektromos teljesítmény növekedése (MW) .................................................................................................................................................................................. 47 25. ábra Ausztria: Biogáz üzemek számának alakulása és a beüzemelt elektromos ......................................................... 49 26. ábra Osztrák CHP biomassza erőművek elhelyezkedése ............................................................................................ 50 27. ábra Gázpermeációs membrán technológia folyamatábrája ........................................................................................ 52 28. ábra Biogáz kompresszor ............................................................................................................................................ 52 29. ábra Biogáz tartály (95 százalék CH4) ........................................................................................................................ 52 30. ábra Biogáz töltőállomás Németországban ................................................................................................................. 54 31. ábra Az EU 2020-ra elérendő bioüzemanyag felhasználásának összetétele ............................................................... 55 32. ábra Az egy hektár terület alapanyagból előállított..................................................................................................... 64 33. ábra A bioüzemanyag alapanyagok életciklus alapján meghatározott ........................................................................ 66 34. ábra Szárazanyag tartalom (százalékban kifejezve) .................................................................................................... 70 35. ábra Friss massza tömeg (t/ha) .................................................................................................................................... 71 36. ábra Száraz tömeg hozam (atrotonna/ha) .................................................................................................................... 72 37. ábra Metán kihozatal 2009-2010. között (liter/kg) ..................................................................................................... 73 38. ábra Metánhozam 2009-2010 (m3/ha)......................................................................................................................... 73 39. ábra Műtrágya árak alakulása 2006-2011 között ........................................................................................................ 75 40. ábra A „Szarvasi-1” energiafű biogáz célú termesztésének diszkontálás nélküli pénzáramai .................................... 79 41. ábra A „Szarvasi-1” energiafű biogáz célú termesztésének diszkontált pénzáramai .................................................. 79 42. ábra A „Szarvasi-1”energiafű biogáz célú termesztésének ......................................................................................... 80 43. ábra A közlekedési ágazat közvetlen energiafelhasználása Magyarországon ............................................................. 90 44. ábra Magyarország közúti gépjármű-állomány változása ........................................................................................... 90 46. ábra Gépkocsi állomány átlagos életkorának alakulása Magyarországon .................................................................. 91 47. ábra Magyarország (NOx) légszennyezettségének mértéke 2013 áprilisában ............................................................ 97 48. ábra A CNG meghajtású autóbuszok felépítése .......................................................................................................... 98 49. ábra Alternatív hajtásmódok üzemanyagköltsége ..................................................................................................... 101 50. ábra Tömegközlekedésben használt járművek kibocsátásának hatása ...................................................................... 102 51. ábra Biomassza hozam egyszeres nehézfém kezelés esetén ..................................................................................... 104 52. ábra Klorofill tartalom egyszeres nehézfém kezelés esetén .................................................................................... 101 53. ábra Transpiráció egyszeres nehézfém kezelés hatására .................................................................................. 105 54. ábra Fém akkumuláció egyszeres nehézfém-kezelés hatására .................................................................................. 105 55. ábra Száraztömeg többszörös nehézfém kezelés esetén ........................................................................................... 102 56. ábra Fém akkumuláció többszörös nehézfém kezelés esetén ................................................................................... 106 57. ábra A „Szarvasi-1” energiafűvel megvalósítható megújuló energia-termelés és környezetvédelem egyesítésének sematikus ábrája...................................................................................................................................................... 112
5
58. ábra A „Szarvasi-1” energiafű tüzeléstechnikai termesztésének éves költségei és bevételei, valamint nettó pénzárama ............................................................................................................................................................... 115 59. ábra „Szarvasi-1” energiafű érzékenységvizsgálata az eladási egységár és a szolgáltatási ár változásának tükrében ................................................................................................................................................................................ 117 60. ábra „Szarvasi-1” energiafű érzékenységvizsgálata a szennyvíziszap lerakási díj bevétel és a bér és annak járulékainak változása tükrében .............................................................................................................................. 117
6
TÁBLÁZATOK JEGYZÉKE 1. táblázat: A világ első tíz legnagyobb energiafogyasztója és Magyarország adatai 2011-ben
14
2. táblázat: Megújuló energiaforrások az Európai Unióban és Magyarországon (2006-2010)
17
3. táblázat: A világ legnagyobb CO2 kibocsátó országa és Magyarország adatai (2012)
20
4. táblázat: Második generációs bioüzemanyagot előállító cégek az EU-ban
29
5. táblázat: Az Európai Unió fosszilis üzemanyag fogyasztás potenciálja és helyettesíthetősége első generációs bioetanollal és biodízellel
33
6. táblázat: A különböző alapanyagból származó biogáz és a dán/orosz földgáz összetétele
34
7. táblázat: Átvételi árak Európában
44
8. táblázat: A tisztított biogáz paramétereire vonatkozó előírások
45
9. táblázat: Az európai biogáztermelés jövője a Nemzeti Megújuló-energia Cselekvési Tervek szerint
46
10. táblázat: A biogázra vonatkozó referenciahozamok Ausztriában
50
11. táblázat: Biogáz tisztítók Ausztriában
51
12. táblázat: A biometán felhasználása a gépjárműhajtásban, a CBG, LBG, CLBG közötti különbségek
53
13. táblázat: Bio-motorhajtóanyagok főbb jellemzői
63
14. táblázat: Biomasszából előállítható bioüzemanyagok fosszilis energiahasználata alapanyag és előállítási mód szerint bontásban 65 15. táblázat: Bioetanol, biodízel és biogáz energiaegyenlege alapanyag szerint
67
16. táblázat: Új bioüzemanyag finomítók gazdasági-technikai paraméterei
67
17. táblázat: A „Szarvasi-1”energiafű biogáz célú termesztésének önköltségi árai (euró)
77
18. táblázat: A „Szarvasi-1”energiafű biogáz célú értékesítéséből származó bevételek (euró)
78
19. táblázat: A „Szarvasi-1”energiafű biogáz célú termesztésének CBA számítása
78
20. táblázat: A silókukorica termesztés és biogáz alapanyag előállítás 2012/13. évi költségtételei
81
21. táblázat: A biogáz alapanyag előállítás 2012/13. évi bevételei
81
22. táblázat: A silókukorica biogáz célú termesztésének önköltségi árai (euró)
82
23. táblázat: A silókukorica biogáz célú értékesítéséből származó bevételek (euró)
82
24. táblázat: A silókukorica biogáz célú termesztésének CBA számítása (euró)
83
25. táblázat: A „Szarvasi-1” energiafű és a silókukorica, mint biogáz alapanyag előállításának önköltségi árai (euró/t)
85
26. táblázat: A földgáz szerepe a hazai energiaellátásban
86
27. táblázat: A megújuló forrásból származó energiák a közlekedésben Magyarországon
92
7
28. táblázat: Európai városok biometán hajtóanyagú járműveinek száma 2010-ben
94
29. táblázat: Európai városok CBG-vel kapcsolatosan felmerült problémái
95
30. táblázat: Európai városok biometán előállítással és felhasználással kapcsolatos támogatásai 96 31. táblázat: A BKV elavult gépjárműpark cseréjének modellje
99
32. táblázat: Motor besorolások szerinti kibocsátási teszt értékek
102
33. táblázat: A Szarvasi-1 energiafű vizsgálata során mért transzlokációs indexe (TI) és fitoextrakciós (FK) kapacitása egyszeres nehézfém-kezelés mellett
105
34. táblázat: Közüzemi szennyvízgyűjtő-hálózattal rendelkező települések és lakások
109
35. táblázat: A kommunális szennyvíziszap mezőgazdasági kihelyezésének paraméterei
111
36. táblázat: A „Szarvasi-1”energiafű és néhány energiahordozó fűtőértéke
111
37. táblázat: A „Szarvasi-1” energiafű tüzeléstechnikai termesztésének éves költségei és bevételei, figyelembe véve a szennyvíziszap lerakási díját, valamint a termesztés nettó pénzárama
114
38. táblázat: Érzékenységvizsgálat az alapadatok függvényében
116
8
1. BEVEZETÉS
1.1 A TÉMA AKTUALITÁSA Az energia létfontosságú az élet, de különösen a fejlesztés és fejlődés számára. Ha energiáról van szó, általában az energiaforrásokra, az energia felhasználására, az energia hatékonyságára, az energia-előállításból fakadó környezet-szennyezésre összpontosítunk. Ugyanakkor a probléma megoldásán már kevesebben gondolkodnak, és még kevesebben tesznek is érte. A káros hatások egyik szembetűnő jele a klímaváltozás, amely a légkörbe bocsátott üvegházhatású gáz (ÜHG) és a földhasználat változása miatt következik be. A világ legnagyobb félelme a klímaváltozás okozta jelenségek felerősödéséből fakad. Erre vonatkozóan az Éghajlat-változási Kormányközi Testület (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) (2007) különböző faktorok – a Föld népességének növekedése, a gazdasági növekedés és az ÜHG kibocsátás – alapján vizsgálta a légkör hőmérséklet-változását. Ennek eredményeképpen kutatási anyagukban 3 lehetséges szcenáriót vázoltak fel, amelyek mindegyike egybehangzóan a Föld átlaghőmérsékletének növekedését vetíti előre (1. ábra). 2030-ig az északi félteke, így az USA, Európa és Kína átlaghőmérsékletének mintegy 1,5-2,0oC-kal való emelkedését prognosztizálják.
Forrás: IPCC, 2007 1. ábra A föld hőmérsékletének emelkedése 3 szcenárió szerint Az elmúlt 20 évben a fenntartható fejlődés legnagyobb kihívását és megoldandó problémakörét a globális CO2-kibocsátás jelentette, mivel a légkörben növekvő koncentrációjú ÜHG az elsődleges felelőse a Föld hőmérséklet emelkedésének, a fokozott üvegházhatás előidézésének. Ennek a jelenségnek fő oka a fosszilis energiahordozók növekvő használata. A XXI. század a fejlődés százada. A népesség növekedése, a technológiák fejlődése egyre több energiát igényel, ezzel párhuzamosan a fosszilis üzemanyagok használatával növekszik a légkörbe bocsátott CO2 mennyisége. Ezért ennek káros hatásai és környezetszennyező szerepe vitathatatlan. 9
A Föld népességének növekedését nem lehet megállítani, ugyanakkor a gazdasági növekedés megfontolt lépéseivel jelentős eredmények érhetők el a klímaváltozás mérséklésében. Tehát mind a globális népesség gyarapodása, mind pedig a folyamatos gazdasági fejlődés nagy kihívást jelent a jövőbeni energiaforrások felhasználásával kapcsolatban. Ezért a légkörbe kerülő, a klímaváltozásért felelős ÜHG csökkentésének egyik módja az energiahatékonyság növelése mellett a megújuló energiaforrások növekvő alkalmazása. A megújuló energiaforrás olyan energiaforrás, amely természeti folyamatok során folyamatosan rendelkezésre áll, vagy jelentősebb emberi beavatkozás nélkül legfeljebb néhány éven belül újratermelődik. A környezet- és természetvédelmi lexikon szerint a megújuló energiaforrások közé tartozik a biomassza mellett a geotermikus, a nap-, a szélés a vízenergia (LÁNG, 2007). Magyarország a kevésbé energiahatékony országok körébe tartozik, a rendelkezésére álló megújuló energiaforrásokat csekély mértékben képes kihasználni. A megújuló energiaforrások felhasználásának ösztönzése segíthet az importfüggőség csökkentésében, az energiaellátás biztonságának növelésében és a fosszilis tüzelőanyagok használatából eredő környezet-terhelés csökkentésében. A fenntartható fejlődés szempontjából fokozódó igény jelentkezik a megújuló energiaforrások, ezen belül a bioüzemanyagok iránt is, ami a mezőgazdaság energiatermelő jellegének erősödését eredményezi. Ez a szerkezeti átalakulás számos előnnyel jár, és különösen fontos a fosszilis energiahordozókban szegény, ám viszonylag kedvező mezőgazdasági adottságokkal rendelkező Magyarország számára (SIPOS, 2006). A megújuló energiaforrások, így a biomassza energetikai felhasználása vonzó alternatíva, hiszen Magyarországon a biomassza megfelelő mennyiségben és minőségben áll rendelkezésre. A fosszilis üzemanyagok helyettesítésére kiaknázandó lehetőséget kínál a biogáz tisztításával nyerhető biometán, amelyet gazdaságossági és környezetvédelmi aspektusai tekintetében a jövő bioüzemanyagaként tartanak számon. 1.1.1 A kutatás célkitűzései Az EU az EURÓPA 2020 stratégia keretében meghatározta a fenntartható növekedés célkitűzéseit, amely tartalmazza a 2020-ig az EU által elérendő paramétereket. Ebben a stratégiában jelentős szerepet játszik a környezetvédelem, így a klímaváltozás mérséklése, megállítása és az energiafüggőség enyhítése. Ennek értelmében az ÜHG kibocsátását 20%-kal kell csökkenteni az 1990-es szinthez képest (vagy akár 30%-kal, ha adottak az ehhez szükséges feltételek), a megújuló energiaforrások arányát 20%-ra kell növelni úgy, hogy a közlekedésben felhasznált megújuló energiák aránya minimum 10% kell, hogy legyen, valamint az energiahatékonyságot 20%-kal kell javítani (EB, 2011). Következésképp az EU egyértelmű célja egy CO2-semleges közeli és a kőolajimporttól függetlenített közlekedési rendszer kialakítása. Ugyanakkor a kőolajmentes közlekedési célt a jövőbeni elektromos meghajtású vagy hidrogéncellás jármű jelentheti, amely jelentős, ma még fel sem mérhető infrastrukturális beruházást igényel. Ezért kutatásom alapvető célja, hogy rámutassak a jelenleg rendelkezésre álló, a biomasszából előállítható biogáz versenyképességére, illetve a biometán, mint alternatív hajtóanyag alkalmazásának lehetőségeire. Ehhez először a biomassza alapanyagok felhasználásának elemzésére van szükség gazdasági, politikai, élelmezés-, takarmányozás-, környezet- és energiabiztonsági szempontok figyelembevételével. Összehasonlító vizsgálat keretében a bioüzemanyagok, így az első generációs bioetanol és biodízel, valamint a biogáz jelenlegi és jövőbeni előnyeire és hátrányaira kívánok rámutatni. Mivel kutatásom egyik fő célja a biogázból nyerhető üzemanyag, vagyis a biometán felhasználhatóságának és gazdaságossági kérdéseinek feltárása, ezért fontos szempont a biometán termelés aktuális és lehetséges mezőgazdasági alapanyagainak bemutatása. A metánkihozatal, a szárazanyag tartalom függvényében részletesen vizsgálom a „Szarvasi-1” energiafüvet, annak biogáz alapanyagként történő felhasználásának jövőjét. Kutatásom másik fő célja a „Szarvasi-1”energiafű piaci körülmények között történő termesztésének gazdaságossági 10
elemzése komplex COSTS-BENEFITS ANALYSIS (CBA) keretében. Mivel a „Szarvasi1”energiafű nemcsak energetikai célt képes kiszolgálni, kitérek annak egyéb irányú (takarmányozás és kármentesítés) felhasználási lehetőségeire is. A biogáz felhasználási területeit elemezve európai példák alapján mutatok rá a biometán városi felhasználásának lehetőségeire. A biometán üzemmód költségtételeit hasonlítom össze a hazánkban általánosan elterjedt dízel gépjárművek fenntartási és üzemeltetési költségeivel. A dolgozatom célja összefoglalva tehát a környezetbarát biogáz, mint bioüzemanyag felhasználásának elemzése. A hagyományos, megújuló energiaforrások és azok alapanyagai mellett olyan alternatív alapanyagokra is kiterjed a kutatás, amelyek a vidéki lakosság számára bevételt nyújtanak, az életminőséget javítják, és környezetvédelmi problémákat oldanak meg. Kutatásom fő irányát a következő pontok megválaszolása szabja meg:
szükséges-e megújuló energia-előállításról és felhasználásról beszélni a közlekedési szektoron belül, azaz van-e lehetőség a fosszilis üzemanyagok hatékony helyettesítésére rövid, közép- és hosszú távon, melyek a jelenleg elérhető és kereskedelmi forgalomban kapható biomasszából előállítható bioüzemanyagok, ezek összehasonlítása alapanyag, élelmezés-, energia- és környezetbiztonság tekintetében; hogyan fejlődött a biogáz-előállítás Európában és milyen perspektívával rendelkezik Magyarországon, lehet-e a biogáz alapanyagként szolgáló, jelenleg domináns kukoricát egyéb energianövénnyel, pl. „Szavasi-1” energiafűvel kiváltani, lehet-e perspektíva a biogázból előállítható biometán hajtóanyag a magyar városok számára a tömegközlekedés modernizációjával, lehet-e energetikai hasznosítás mellett aktív környezetvédelmet folytatni a „Szarvasi1”energiafűvel
1.2 HIPOTÉZISEK Kutatásom során a következő hipotéziseket fogalmaztam meg: Hipotézis 1. (H1) – A biomasszából előállítható biohajtóanyagok közül a biogázban rejlő potenciális fejlődési és fejlesztési lehetőség meghaladja az első generációs, élelmiszernövényekből előállítható bioetanol és biodízel lehetőségeit. Ezért a jövőben a biometán előállítás és felhasználás ösztönzésére kell koncentrálni. Hipotézis 2. (H2) – A biogáz mezőgazdasági alapanyagai közül jelenleg közkedvelt és leginkább felhasznált kukorica (silókukorica) biogáz előállítás szempontjából mért értékei alapján nem tekinthető a legmegfelelőbb alapanyagnak. Léteznek olyan kifejezetten energia előállításra szolgáló energianövények, amelyek az élelmezés- és a takarmánybiztonság veszélyeztetése nélkül képesek alternatív megoldást adni a biogáz előállításához. Hipotézis 3. (H3) - A „Szarvasi-1”energiafű szubvenciók nélkül történő termesztése a fejlődő biogáz-ágazat igényeinek kielégítése mellett nyereséges, versenyképes a jelenleg használt kukorica alapanyaggal szemben. Hipotézis 4. (H4) – A biogázból előállítható biometán perspektivikus jövőt kínál a nagyvárosi közösségi közlekedésben. Hipotézis 5. (H5) – A „Szarvasi-1”energiafű biometán alapanyagként történő felhasználásán túlmenően egyéb hasznosítási iránya lehetővé teszi a szennyezett talajok kármentesítését. Ez 11
merőben új hasznosítási irányt adhat a megújuló energiatermeléshez kapcsolt gazdaságos környezetvédelmi tevékenységeknek. .
12
2. SZAKIRODALMI ÁTTEKINTÉS 2.1 A BIOMASSZA ENERGETIKAI FELHASZNÁLÁSÁNAK LEHETŐSÉGEI A mezőgazdaságot vizsgálva megállapítható, hogy a területek érzékenysége, sebezhetősége és alkalmazkodó képessége vonatkozhat az ökológiai, gazdasági és szociális rendszerekre egyaránt (FARKASNÉ, 2011). A mezőgazdaság szerepének átalakulása számos előnnyel jár, különösen fontos a fosszilis energiahordozókban szegény, ugyanakkor jó mezőgazdasági adottságokkal rendelkező Magyarország számára. Az említett előnyök és a mezőgazdasági eredetű energiaforrások felhasználásának jellemzői és hatásai a követezők: - keletkező melléktermékek és hulladékok hasznosítása, - a termőföld térségi adottságokhoz illeszkedő hasznosítása, - az energetikai hasznosítás lehetősége, - a légkör CO2 koncentrációjának csökkentése, - az élelmiszer túltermelés miatti felszabaduló földterületek hasznosítása, ezen túlmenően gazdasági értelemben képes hozzájárulni a mezőgazdasági foglalkoztatottság növeléséhez, csökkenti az importfüggőséget, kíméli az ország ásványkészleteit, valamint értékesíthető kvóta mennyiséget szabadít fel a káros anyag kibocsátási értékek csökkentésével. Napjainkban az energia-előállítás és az energiafogyasztás döntő hányada fosszilis energiahordozókra épül. A 2010-ben összesen 12 717 Mtoe előállított energia 87%-át adta a szilárdtüzelőanyag (szén), a földgáz, a kőolaj és kőolaj termékek, valamint a nukleáris energia. A megújuló energia primer energiaforrásként történő felhasználása 13%-ot képvisel, ennek döntő hányadát, mintegy 80%-át a biomassza és 20%-át az egyéb megújuló energia (nap, víz, szél) tett ki. A világ folyamatosan növekvő népességének energiaigénye jelentős problémát jelent környezetvédelmi és gazdasági aspektusból egyaránt. A világ energiafogyasztása az elmúlt években átlagosan 2,6%-kal növekedett (EIA, 2011). A jelenlegi fogyasztási trendeket és tendenciákat figyelembe véve 2035-re prognosztizálható az energiafogyasztás mintegy 35%-os bővülése (2. ábra). 600,00
900,00 800,00
500,00 700,00 400,00
600,00 500,00
300,00 400,00 200,00
300,00 200,00
100,00 100,00 0,00
0,00 2013
2015 OECD összes
2020
2025 Non-OECD összes
2030
2035
Világ összesen
Forrás: EIA, 2013 2. ábra A világ energia fogyasztási prognózisa 2007-2035 között (kvadrillió Btu1)
A brit hőegység (jele BTU vagy Btu) az energia egyik hagyományos mértékegysége, mely mintegy 1055,05585 joule energiának felel meg. 1
13
A világ energia-fogyasztása 2011-ben 8 918 Mtoe2 volt. Ennek csaknem felét 2 ország - Kína és az USA – fogyasztása tette ki (ENERDATA, 2012). A világ legnagyobb energiafogyasztóit és Magyarország adatait mutatja a 1. táblázat. 1. táblázat A világ első tíz legnagyobb energiafogyasztója és Magyarország adatai (2011) Mtoe Kína 2 648 USA 2 225 India 759 Oroszország 725 Japán 469 Németország 317 Brazília 268 Kanada 266 Dél Korea 257 Franciaország 257 Magyarország 25,5 Forrás: ENERDATA, 2012 Jelentős kőolaj kitermelés folyik a világon, és bár a kőolaj készletek kiapadását prognosztizálják, újabb és újabb olaj-lelőhelyekre bukkannak. Az elmúlt időszakban a Közel-Kelet kőolaj termelő és -exportőr országai, azaz az OPEC országok határozták meg a kőolaj árát. A kőolaj világpiaci árának 2007-2008-ban bekövetkezett ugrásszerű, valamint a 2010-től tapasztalható folyamatos növekedése az energiahordozók keresletének élénkülése mellett, Kína és India ipari termelésének fokozódó importenergia igényével is magyarázható. A növekvő kereslet értelemszerűen a kőolaj és a földgáz árának emelkedését is magával hozza (3. ábra). Az USDA (2011) prognózisa szerint ez a növekedési trend 2020-ig folytatódni fog.
Nyersolaj (Nyugat Texas)
Földgáz (Henry Hub)
Forrás: EIA, 2012 3. ábra A kőolaj és a földgáz árának alakulása 1997-2011 között (USD/ millió Btu) Mtoe, millió tonna olaj-egyenérték: az olajegyenérték vagy kőolaj-egyenérték az energia mértékegysége, amely az adott mennyiségű energia előállításához elégetendő nyersolaj tömegét adja meg. 2
14
A magas kőolajár értelemszerűen a mezőgazdasági termelés inputköltségeinek és a termékek szállítási költségének emelkedésével jár együtt. Ugyanakkor a kőolaj kereslete a földgáz árának alakulását is jelentősen befolyásolja, hiszen a földgáz ára késéssel ugyan, de követi a kőolaj árváltozását. A földgáz ára középtávon még szorosabban igazodik a kőolajéhoz, ugyanis a nagy földgázimportőrök jelentős kapacitásokat építenek ki a cseppfolyósított földgáz (Liquefied natural gas, LNG) tárolására. Mivel a kőolajfüggőség csökkentése stratégiai kérdés, így nem csak gazdasági, társadalmi, hanem politikai kérdéssé is vált. Az Európai Unióban használt definíció alapján az energiafüggőség a nettó energiaimport és a bruttó energiafogyasztás hányadosaként értelmezendő. Az EU primer energia termelésének csökkenése és a fokozódó energiafogyasztása magával hozza az egyre növekvő energiafüggőségét. 2011-ben az EU27 energiafüggőségének átlaga 53,84%, hazánké 52,03% volt (EUROSTAT, 2013). A hazai energiafüggőségi ráta csökkenése elsősorban az ipari termelés visszaeséséből ered. (Melléklet 9.2.). 2.1.1 Napjaink kihasználható megújuló energiaforrásai A megújuló energiaforrások közül a víz-, szél- és az ár-apály energia villamos energia előállítás alapját képezheti, míg a nap- és geotermikus energia mind villamos, mind hőenergia előállítás bázisául szolgálhat. A biomassza pedig a legszélesebb körben felhasználható megújuló energia, melyből villamos- és hőenergia, valamint hajtóanyag egyaránt előállítható. Az energiaforrások közül a megújuló energiák szerepét mutatja az 4. ábra.
13%
26%
37%
9% 15%
Szén
Kőolaj
Földgáz
Nukleáris
Megújuló
Forrás: EUROSTAT, 2012 4. ábra a Megújuló energia részesedése az összes felhasznált primer energiaforrásban az EU27-ben (2011) Magyarországon 2010-ben a felhasznált energia mennyiségének csupán 7,39%-át (KSH, 2012) adták a megújuló energiaforrások, ami jóval az európai átlag – 13,47% – alatt maradt. Magyarországon a megújuló energiaforrások közül a napenergia hasznosítása az egyik legkézenfekvőbb megoldásnak tűnhet, mivel a napsütéses órák száma évente 1 700-2 100 óra között változik. Ugyanakkor ennek időbeli alakulását vizsgálva megállapítható, hogy ennek a mennyiségnek több mint a fele a nyári négy hónapra esik. Ennek értelmében a jelentősebb energiafelhasználással járó téli hónapokban jóval kevesebb a rendelkezésre álló napenergia-
15
mennyiség. Hazánkban a napenergia hasznosítása az üvegházakra, a mezőgazdasági szárítókra és a napkollektorok által előállítható meleg víz rásegítésre korlátozódik. A szélenergia vonzó alternatíva a mezőgazdasági körzetek és a gazdálkodók számára, ahol a megtermelt energiát azonnal felhasználják. Azért fontos a helyben történő felhasználása, mert a szélenergiát nem lehet tárolni, valamint, a szél sebessége és ideje is gyakran erőteljesen változik. További problémát jelenthet, hogy a szélmotorok elméleti hatásfoka (60%) a gyakorlatban csak 4550% körül mozog. A földrajzi adottságainkból kiindulva (a földfelszín kialakítása, műtárgyak, domborzat, a szélsebesség talajfeletti változása), a szélenergia termelés változékonysága miatt (a szélkerekekben lévő teljesítmény kiaknázásához szükséges levegőmozgás nem állandó, sebessége igen változó. Összefoglalóan mind a napenergia, mind a szélenergia előállítására vonatkozóan elmondható, hogy „a megújuló energiák hasznosítására vonatkozó megoldások napjainkban számos hátránnyal bírnak. Ma a legnagyobb problémát a megújuló energiából előállított villamosenergia-termelésen belül a villamos energia raktározása okozza. Ugyanígy gondot jelent a rendszer szabályozhatósága, ezen belül az időjárási viszonyoknak lévő kitettség miatt a folyamatos és egyenletes rendelkezésre állás” (FARKASNÉ, 2008). A vízenergia szerepe a hazai energiatermelésben – különböző föld- és vízrajzi, valamint gazdasági okok miatt – nem jelentős. 2012-ben Magyarországon öt nagyobb és 32 kisebb, regionális vagy helyi vízerőmű működött aktívan, amelyek összteljesítménye 50 MW, villamos energia- termelése közel 200 GWh volt (EBRAND, 2013). Ez a teljes hazai villamosenergia-felhasználás kevesebb, mint 0,5%-a. A vízierőművek telepítése ellen hazánk esetében felhozható érvek: nagymértékű változást indukál a környezetben, magas beruházás-igény, időszakosság (hóolvadás, esőzések); bár energiahasznosítása akár 90-95%-os hatásfokú, de ez elsősorban a vízhozamtól, a terület csapadékviszonyaitól függ, továbbá a hosszú távú ingadozásoktól, domborzattól, folyóvíz kihasználtságtól. A meglévő két vízerőmű (Tiszalök 11,4 MW, Kisköre 28 MW) teljesítménye az ország potenciális villamosenergia-teljesítményéhez képest – 8 860 MW elenyésző (STRÓBL, 2010). Figyelembe véve az ország természeti adottságait, valamint a vízierőművekkel szembeni társadalmi ellenállás mértékét a vízenergia arányát érdemben aligha tudjuk növelni. A geotermikus energia hasznosításának erőműi felhasználására Magyarországon nincs példa. Bár próbálkozás volt Magyarországon geotermikus erőmű telepítésére, a projekt azonban nem valósult meg. Ennek gazdasági magyarázata a következő: hazánkban elektromos áramot gazdaságosan nem lehet geotermikus energiából előállítani, mivel a reálisan megközelíthető mélységben a hő viszonylag alacsony hőmérsékleten van jelen, további mélységből történő felszínre hozatala exponenciálisan drágítja az előállítási költségeket. Hangsúlyozni kell azt is, hogy az energetikai célú vízhasznosításra kiadott vízjogi engedélyek 2012. december 22-én hatályukat vesztették, így további felhasználási problémát jelent a visszasajtolási kötelezettség. Mivel a termálvíz a benne lévő magas sótartalom miatt veszélyes hulladéknak minősül, természetes vizekbe be- és leengedni nem szabad, az energiaátalakítás után vissza kell préselni a föld rétegeibe, ez azonban tovább drágítja az ebből nyerhető energia előállítás költségét. Az erre vonatkozó jogszabályi kötelezettség 2015. június 30-tól áll fenn, amennyiben a víztest a vízgyűjtő-gazdálkodási tervekben gyenge vagy romló mennyiségi állapotúnak lett minősítve és 2020. december 22-től alkalmazandó, ha a víztest jó mennyiségi állapotúnak lett minősítve (VM, 2012). Ennek ellenére a távfűtőrendszeren belüli használatára már akad példa. A mezőgazdaságban is gyakran alkalmazzák a geotermikus energiát fóliasátrak és növénytermesztésre használt épületek fűtésére. Azonban a porózus homok-homokkő rétegekből (Alföld) felszínre hozott, mezőgazdasági felhasználásra alkalmazott termálvíz energetikai hasznosításakor 2020. december 21-ig nincs visszasajtolási kötelezettség (VM, 2012). Mivel a geotermikus energiából nyert közvetlen hő hasznosítás lehetősége adott, fejlesztése és terjesztése új lehetőséget teremt a megújuló energiák hasznosításában.
16
Ma hazánkban a biomassza az egyetlen olyan megújuló energiaforrás, amely megfelelő mennyiségben áll rendelkezésre és felhasználási területeit figyelembe véve érdemben csökkenthető az ország kőolajfüggősége, energetikai kitettsége (2. táblázat). 2. táblázat Megújuló energiaforrások az Európai Unióban és Magyarországon (2006-2010) Me.: ezer toe Magyarország
EU27 2006 Megújuló összesen Nap Biomassza - Fa - Biogáz - Egyéb (MSW)3 Geotermikus Víz Szél
2006
2007
2008
2009
2010
123 507 134 057 142 037 148 776 166 647 1 242 988 1 264 1 730 2 498 3 686 2 83 222 91 401 96 112 100 765 112 725 1 134 65 077 67 322 70 261 73 279 80 769 1 065 4 769 7 028 7 312 8 176 10 964 12 5 341 7 316 7 609 7 484 8 052 47 5 582 5 723 5 733 5 814 5 881 86 26 594 26 652 28 145 28 218 31 492 16
1 337 3 1 221 1 146 17 40 86 18
1 610 4 1 474 1 244 22 46 96 18
1 851 5 1 702 1 471 31 46 96 20
1 922 5 1 756 1 524 36 53 99 16
9
18
28
46
7 077
2007
8 972
2008
10 273
2009
11 439
2010
12 817
4
Forrás: EUROSTAT alapján saját összeállítás, 2012 Messzemenőkig egyetértek POPP-POTORI szerk. (2011) tanulmányában foglaltakkal, miszerint ”A hazai primerenergia-felhasználásnak jelentős része megtermelhető lenne biomasszából – még a mai technológiai szint mellett is. Annak ellenére is, hogy a biomasszából előállított villamos energia önköltségi ára jelenleg még lényegesen meghaladja a hagyományos energiaforrások árát, amelyet csak célzott támogatásokkal érdemes kompenzálni, előre vetítve ezzel a biomassza társadalmi, politikai és környezetvédelmi fontosságát. Ennek akadályát alapvetően a gazdaságossági és fenntarthatósági szempontok jelentik”. 2.1.2 Biomassza potenciál A biomassza alapvető definíciója: a növényi és állati szervezetek által termelt szerves anyag átalakított formája. Eredete alapján megkülönböztetünk elsődleges, másodlagos és harmadlagos biomasszát. Az elsődleges biomassza származhat szántóföldi növényekből, erdőkből és vízben élő növényekből. A másodlagos biomassza a hagyományos mezőgazdasági termények melléktermékei és hulladékai vagy kimondottan energetikai célból termesztett növények (fűfélék, fák, takarmánynövények) és az állattenyésztés fő- és melléktermékei (trágya). A növénytermesztés és az erdőgazdálkodás a befektetett összes energia négy-ötszörösét termeli meg biomasszaként. Az emberi életműködés melléktermékeit (szennyvíziszap) és a feldolgozóipar szerves gyártási melléktermékeit a harmadlagos biomasszák körébe helyezzük (5. ábra).
Az MSW – Municipal Solid Waste, azaz a települési szilárd hulladékok mindazok a különböző méretű és összetételű szerves és szervetlen anyagok (ill. ezek keverékei), amelyek - a települések lakóépületeiben (lakóházi szemét), - közintézményeiben (intézményi szemét), - közforgalmi és zöldterületeken (utcai, piaci stb. szemét, kerti hulladék) keletkeznek. Ezeken felül az egyes gazdasági vállalkozásoknál keletkező, a háztartási hulladékhoz hasonló jellegű és összetételű, veszélyesnek nem minősülő hulladékok is ide tartoznak. 3
17
Fotoszintézis útján megkötött ENERGIA Újratermelődés alapján
Fosszilis energiahordozók (nem megújuló)
Biomassza (megújuló, megújítható)
Származás alapján
Elsődleges
Természetes vegetációk
Másodlagos
Állatvilág és állattenyésztés fő- és melléktermékei
Harmadlagos
Emberi életműködés, és a feldolgozó ipar szerves gyártási melléktermékei
Halmazállapot alapján
Szilárd
Folyékony
(Bio)gáz
Felhasználás alapján
Termikus
Mechanikus
Elektromos
Forrás: Popp-Potori (szerk.), 2011 5. ábra A fotoszintézis útján megkötött energia csoportosítása Az első-, másod- és harmadlagos biomassza alapvetően öt nemzetgazdasági ágból származhat: növénytermesztés, állattenyésztés, élelmiszeripar, erdőgazdaság és kommunális ágazat. Az előállított biomassza halmazállapota alapján megkülönböztetünk szilárd (pl. pellet), folyékony (pl. bioüzemanyagok) vagy gáz (pl. biogáz) biomasszát. Felhasználása szerint termikus, mechanikus vagy elektromos hasznosításról beszélhetünk. Közvetlen elégetéssel hőenergia termelésére, levegő jelenlétében erjesztve motorhajtásra alkalmas alkoholok (pl. bioetanol) előállítására, levegő kizárásával erjesztve hő és áram termelésére lehetőséget nyújtó biogáz gyártására, átészterezéssel dízelhelyettesítő alapanyaggá (POPP-POTORI szerk., 2011). Hasznosításának fő irányai az élelmiszertermelés, a takarmányozás, az energetikai hasznosítás és a talajerőpótlás. Az energetikai hasznosításon belül kiemelendő az eltüzelés, a pirolizálás, továbbá a biogáz, és a biohajtóanyagok előállítása (bioetanol- és a biodízel) (6. ábra).
18
Biomassza (maradvány, energianövény, melléktermékek, hulladék) Nyersanyag hasznosítás
Konverziós platformok
Közvetlen égetés
Termokémiai
Fizikai kémiai
Biokémiai
Pirolízis (termikus kigázosítás)
Préselés / extrakció
Fermentálás Anaerob Aerob
Biokoksz
Energiahordozók
Syngáz
Bioolaj
FAME
RME
EtOH
Biogáz Komposzt
BTL / cseppfolyós üzemanyagok Hasznosítás
Elégetés/eltüzelés Hűtés
Fűtés/gőz
Villamos energia
Motorikus hajtóanyag
Forrás: Popp-Potori (szerk.), 2011 6. ábra Biomassza átalakítási lehetőségek energetikai hasznosítás szempontjából A biomassza növekvő jelentőségét mutatja, hogy a globálisan felhasznált primer energia mintegy 10%-a származik biomasszából. POPP (2013) szerint „a biomassza aránya az elmúlt két évtizedben stabil maradt globális szinten, ugyanakkor az utóbbi években gyorsan csökkent Kínában és folyamatosan emelkedett az EU-ban”. Az energiaforrásként hasznosított biomassza 87%-a fa és 10%-a mezőgazdasági termék. A globális primer energiaellátásban 2035-ben a biomassza térnyerésének eredményeképpen mintegy 2% pontos növekedés prognosztizálható (az egyéb megújuló energiaforrás 4%-ponttal nő), míg a fosszilis energia aránya 81%-ra csökken (POPP, 2013). A biomassza energetikai célú hasznosításakor egyrészt számolni kell azzal, hogy egyes biomasszaféleségek a korlátozottan rendelkezésre álló termőföldért versenyeznek és hosszabb, vagy rövidebb időre kizárják annak egyéb célú hasznosítását. Ugyanakkor figyelembe kell venni azt is, hogy egy-egy biomasszaféleség többféle módon is előkészíthető, feldolgozható, így abból különböző végső felhasználásra alkalmas energiahordozó alapanyagok állíthatók elő (SOMOGYI, 2012). Magyarországon a biomassza előállítása versenyképes lehet, hiszen az élelmezési és takarmány szükségletet jóval meghaladó mennyiségben vagyunk képesek biomasszát fenntartható módon előállítani. Ebből jelentős mennyiségű bioüzemanyagot és biogázt lehet gyártani. Ugyanakkor ma Magyarországon a biomassza felhasználás kisebb részben „zöld áram”, nagyobb részben hő előállítására (98%-a meleg vízre) korlátozódik. A tisztán zöldáram hasznosítás hatásfoka igen alacsony, mindössze 43%, kapcsoltan villamos és hőenergia termelési rendszerek esetén megemelkedhet 50-60%-ra (JOBBÁGY et al., 2010). 2.2 A BIOÜZEMANYAGOK JELENTŐSÉGE A közlekedésben felhasznált, évről évre növekvő mennyiségű fosszilis üzemanyagok környezetszennyező szerepe ma már nem kérdéses. A 2001. évihez képest globális átlagában 30%-
19
kal, 2011. évihez képest 3,2%-kal emelkedett a CO2 kibocsátás 2012-re, elérve a 34 milliárd tonna értéket (ENERDATA, 2012) (7. ábra). 40 000 35 000 30 000
MtCO2
25 000 20 000 15 000 10 000 5 000 0 2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Forrás: ENERDATA, 2013. 7. ábra A globális CO2 kibocsátás alakulása 2001-2012. között Kína a világ legnagyobb CO2 kibocsátója 2010-2011 között 9,3%-kal növelte a légkörbe juttatott CO2 mennyiséget. Japánban a 2011-es fokusimai baleset után 2,4%-kal növekedett a CO2 kibocsátott mennyisége az előző évihez képest (3. táblázat). A legnagyobb tíz ország által kibocsátott CO2 mennyiség (21 milliárd tonna) a világ összes kibocsátásának majdnem két harmadát teszi ki. 3. táblázat A világ legnagyobb CO2 kibocsátó országai, az EU27 és Magyarország adatai (2012)
Kína USA India Oroszország Japán Németország Dél Korea Irán Szaud Arábia Kanada EU27 Magyarország Forrás: ENERDATA, 2013
20
A világ össz MtCO2 kibocsátásának százalékában 7 673 22,57 5 056 14,87 1 889 5,55 1 620 4,76 1 161 3,41 736 2,16 572 1,68 533 1,56 524 1,54 514 1,51 3 930 11,55 59 0,17
Az ágazati energia felhasználást vizsgálva elmondható, hogy a növekvő CO2 kibocsátás fő felelőse a fejlett országokban a közlekedési szektor. Az USA, mint az egyik legnagyobb CO2 kibocsátó ország az 1992. évi Energia Törvényben már nevesítette az alternatív hajtóanyaggal működő (E85, CNG, hidrogén cellás, elektromos, propán és metanol -M85) gépjárművek létjogosultságát, azonban a hidrogén és elektromos meghajtású járművek technológiai és infrastrukturális hiányosságok miatt egyáltalán nem kerültek forgalomba. A bioetanol és a biodízel hajtású gépjárművek a promóció hiánya miatt nem tudtak megfelelő ütemben elterjedni. A 2005-ben felülvizsgált Energia Törvényben az alternatív hajtóanyagú járművekre vonatkozóan már részletes intézkedéseket, elterjedésük ösztönzésére pedig támogatásokat (pl. adókedvezmény, beruházási támogatás stb.) fogalmaztak meg. Az US Department of Energy (USDE) 2012. évi publikációja szerint a hidrogénüzemű járművek képesek az USA közlekedési rendszerének forradalmasítására, mivel hatékonyabbak, mint a hagyományos belső égésű motorral üzemelő járművek, ráadásul nincs káros anyag kibocsátásuk. Cél, hogy 2020ig 2,5 millió hidrogéncellás gépjárművet helyezzenek forgalomba, melyet megfelelő üzemanyagtöltő állomások kiépítésével és államonként eltérő, közvetlen támogatási ösztönzők bevezetésével kívánnak elérni. Azonban addig az USA-ban megújuló energiával működő gépjárművek közül az E85-tel üzemelő gépkocsik további terjedésével lehet számolni. 2012-ben az összes alternatív hajtóanyaggal működő gépjárműpark több, mint 50%-át adta az E85, ezt követően a hibrid járművek (25%), a CNG és a hidrogéncellás gépjárművek (1% alatt) következtek (AFDC ENERGY, 2012). Ez egyrészről a még mindig hiányos üzemanyag-elosztó rendszernek tudható be, hiszen az USA államaiban összesen csak 63 hidrogén töltőállomás működött 2012-ig (EIA, 2012), másrészről az USA-ban kapható 123 különböző, megújuló energiával működő gépkocsi modellből 62 etanol-benzin üzemelésű. Ez is alátámasztja az E85 jövőbeni térnyerésének prognózisát. Az Európai Unióban az összes energia 31,7%-át a közlekedés, utána a háztartások összessége (26,6%) használja fel. Ezután következik az ipar a valamivel több, mint 25,3%-os felhasználásával. Magyarországon az energia ágazatonkénti bontása kicsit más képet mutat, hiszen a legnagyobb energiafogyasztó ágazatot a háztartások jelentik (34,4%), és csak második helyen szerepel a közlekedés (31,7%), harmadik az ipar (17,4%) (EUROSTAT, 2012). Bár Magyarországon a közlekedési ágazat csak a második legnagyobb energia-felhasználó, de az elöregedett járműpark technológiai szintjének elmaradottsága miatt napjaink légszennyezettségének fő kiváltója. Az ágazat kőolaj iránti kiszolgáltatottsága is jelentős (a globális kőolajfogyasztás 60%-át használja fel, ráadásul az üzemelés 96%-ban kőolaj alapú), ezért az ágazat kitettségét tovább súlyosbítja, hogy a kőolajárak növekedése közvetlenül és széles körben fejti ki kellemetlen hatását. Megoldást a közlekedési ágazat modernizálása, fejlesztése jelenthet, ezért dolgozatomban az üzemanyagok felhasználására vonatkozóan felmerülő problémákra keresem a választ. A megújuló energiák térnyerésének ellenére a pénzügyi-gazdasági válság hatására az energiafüggőség folyamatosan növekszik, az EU energiafüggése jelentős. A fosszilis energiától való függés csökkentése mind gazdasági, mind pedig környezetvédelmi szempontból elengedhetetlen. Az EU tüzelőanyagok, kenőanyagok és üzemanyag alapanyag exportját, importját és kereskedelmi egyenlegét elemezve kiderül, hogy míg az euróban kifejezett export mennyiség értéke 2000-2011 között alig emelkedett, addig a behozatal csaknem háromszorosára nőtt, így az EU kereskedelmi egyenlege a tüzelőanyagok és az üzemanyag alapanyagok tekintetében 2000. évi adathoz képest jelentősen romlott (8. ábra).
21
200000 100000 0
Millió EUR
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
-100000 -200000 -300000 -400000 -500000 -600000 Export - EU27
Import - EU27
Egyenleg - EU27
Forrás: EUROSTAT alapján saját összeállítás, 2013 8. ábra Az EU27 tagállamok tüzelőanyag, kenőanyag és üzemanyag alapanyag kereskedelme (2000-2011) Az EU27 szintjén tapasztalt tendencia figyelhető meg Magyarországon is, ahol a vizsgált időszakban az import mértéke még drasztikusabban emelkedett, volumenében ötszörösére növekedve (9. ábra). 4000 2000 0
Millió EUR
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
-2000 -4000 -6000 -8000 -10000 -12000 Export - HU
Import - HU
Egyenleg HU
Forrás: EUROSTAT alapján saját összeállítás, 2013 9. ábra Magyarország tüzelőanyag, kenőanyag és üzemanyag alapanyag kereskedelme (2000-2011) A biomasszából előállított első generációs bioetanol és biodízel vagy a biogáz, mint alternatív hajtóanyagok közvetlenül képesek helyettesíteni a közlekedésben felhasznált fosszilis tüzelőanyagokat. A bioetanol és biodízel kötelező felhasználása, bekeverése az EU-ban segített a fosszilis üzemanyag helyettesítésében, mivel egy meghatározott százalékig (bioetanol esetében 10, biodízelnél 7 százalékig) a fosszilis üzemanyaghoz keverhetők a motor károsítása nélkül. A 22
biometán, mint bioüzemanyag egyszerűen integrálható a sűrített földgáz (Compressed Natural Gas, CNG) már meglévő energiaellátó és -elosztó rendszereibe, így leküzdhető a biometán elterjesztése előtt álló infrastrukturális hátrány. A közlekedésben használatos megújuló energiák használatának elősegítésére az EU politikai és jogszabályi keretet határozott meg. Ennek értelmében a megújuló forrásokból származó energia támogatásáról szóló irányelv (Renewable Energy Directive, RED) (2009/28 EK) konkrét intézkedéseket fogalmaz meg a bioüzemanyagok előállítására és felhasználására vonatkozóan, továbbá kötelező célértéket rögzít a közlekedésben felhasznált megújuló energiaforrások részarányát illetően (SOMOGYI, 2012). 2.2.1 Élelmiszer alapanyag vs. hulladék alapú biomassza Első generációs üzemanyagnak tekinthető a biomasszából nyerhető bioüzemanyag, amely folyékony vagy gáz halmazállapotú, és amely gépjármű-hajtóanyagként hasznosítható (10. ábra). A helyettesített üzemanyag fajtája szerint megkülönböztetünk: -
-
-
bioetanolt, amely benzin-helyettesítőként alkalmazható 100%-ban vagy benzinhez keverve, továbbá izobutilénnel történő reakció során ETBE-ként (etil-tercier-butil-éter), 10%-ban oktánszámnövelőként MTBE (metil-tercier-butil-éter) helyett. Napjaink bioalkohol előállításának alapanyagait nem csupán a keményítő (kukorica, burgonya, búza) és a cukor tartalmú (cukorrépa, cukornád) mezőgazdasági termékek jelentik. A fejlettebb, második generációs bioetanol esetén számításba jöhet a magas cellulóztartalmú (szalma, fa, nád, energiafű) biomassza is. biodízelt, amely gázolaj helyettesítőként alkalmazható, nagy olajtartalmú növényi (elsősorban repce, szója, pálma, napraforgó) részek feldolgozásával nyert növényi olaj, amelyből észterezés útján a gázolajhoz hasonló kémiai tulajdonsággal rendelkező anyagot lehet előállítani, biogázt, amely szerves anyagok mikrobák által anaerob körülmények között történő lebontása során képződő gázelegy, amely villamosenergia-termelésre valamint tisztítása és kompressziója után üzemanyagként hasznosítható.
Forrás: HANCSÓK et al., 2006. 10. ábra Motorhajtóanyagok előállítási lehetőségei biomasszából „A világ dilemmája az élelmiszercélú nyersanyagokért folytatott verseny az élelmiszer-, a takarmány-, bioüzemanyag és környezetipar között. A világ népességének növekedésével párhuzamosan nő a takarmány, illetve a hús iránti globális kereslet is” (POPP-SOMOGYI-BÍRÓ, 2010). Mivel az első generációs bioetanol és biodízel nyersanyaga élelmiszer-alapanyag, így a 23
mezőgazdasági termékek árának alakulása parallel módon befolyásolja az első generációs hajtóanyagok árát is. Ezzel párhuzamosan leszögezhető az a tény is, hogy a bioetanol és a biodízel piaci ára követi a nyersolajból előállított fosszilis üzemanyag költségét, sőt drágábbak fosszilis megfelelőjüknél. Ugyanakkor a CNG ára jóval a benzin és gázolaj ára alatt marad (11. ábra). Ebből következően kijelenthető, hogy a hulladék alapú biometán hajtóanyag ára is versenyképes lehet a fosszilis hajtóanyagokkal szemben. Propán E85 B99/B100
B20 Benzin Gázolaj CNG
Forrás: AFDC ENERGY, 2012 11. ábra Üzemanyag átlagár alakulásának trendje és korrelációja az USA-ban (a gallon benzin-egyenértéken számolva) A bioüzemanyag előállítás stagnálását lehetett tapasztalni 2011-ben. 2010-2011. között világszerte csak 0,7 százalékkal emelkedett az előállított bioüzemanyag mennyisége. Ez a jelenség 2000 óta először a fordult elő, hiszen 2000-2010 között a gyártott mennyiség évről évre dinamikusan, összesen mintegy 600%-kal emelkedett (BRITISH PETROL, 2012) (12. ábra). 70000 60000
Mtoe
50000 40000 30000 20000 10000 0 2000
2001
2002
2003
Észak Amerika
2004
2005
2006
Közép és Dél Amerika
2007 Európa
2008
2009
2010
2011
Egyéb országok
Forrás: BRITISH PETROL, 2012 12. ábra A világ bioüzemanyag előállítása és területi eloszlása 2000-2011 között (Mtoe)
24
Az első generációs, gabona-alapú bioüzemanyag (etanol és biodízel) fokozatos térnyerése nagy kihívás elé állítja a világ gabona- és olajnövény, valamint növényolaj kereskedelmét. A világ bioüzemanyag előállításához felhasznált termények aránya az összes gabona- és olajnövény termeléshez viszonyítva relatíve alacsony (6-11%), ráadásul megfelelő készletekkel rendelkeznek a világ exportőrei (13. és 14. ábra). Ugyanakkor az intenzív népességnövekedéssel (2011-ben a Föld lakossága meghaladta a 7 milliárd főt) és a változó étrenddel párhuzamosan emelkedik az élelmiszerfogyasztás, ami leginkább befolyásolja a kereslet-kínálat alakulását, így az élelmiszerek árát. Az élelmiszerár-emelkedés viszont visszahat az alapanyag árára, ami az árspirál kialakulásához vezethet. 2500,0
600,0 500,0
2000,0
400,0 1500,0 300,0 1000,0 200,0 500,0
100,0
0,0
0,0 2002/03 2003/04 2004/05 2005/06 2006/07 Termelés
2007/08 2008/09 2009/10 2010/11 2011/12 2012/13 Felhasználás
Záró készlet
Forrás: FAO, 2012 13. ábra A világ gabonapiacának alakulása (millió tonna) 500,0
90,0
450,0
80,0
400,0
70,0
350,0
60,0
300,0 50,0 250,0 40,0 200,0 30,0
150,0 100,0
20,0
50,0
10,0
0,0
0,0 2002/03
2003/04
2004/05
2005/06
2006/07
Termelés
2007/08
2008/09
Felhasználás
2009/10
2010/11
2011/12
2012/13
Záró készlet
Forrás: USDA, 2013 14. ábra A világ olajnövény piacának alakulása (millió tonna) Mivel a cellulóz alapú bioetanol vagy a fejlett biodízelgyártás még nem rendelkezik kiforrott technológiával, az elkövetkezendő 10 évben a hagyományos technológiával, mezőgazdasági alapanyagokból előállított első generációs bioetanol és biodízel fogja uralni a közlekedésben felhasznált megújuló energiát. Ugyanakkor érdemes rámutatni, és kiemelni az első generációs
25
bioetanol és biodízel gyenge pontjaira, amelyek kérdésessé teszik gazdaságosságukat, környezetvédelmi szerepüket, és negatív hatást gyakorolnak egyéb ágazatokra. 2.2.1.1 Az első generációs bioetanol vs. élelmezés, takarmányozás Az etanol (más néven etil-alkohol) a benzinhez hasonló szénhidrogén vegyület. Kémiai úton etilénből, biológiailag nagy cukor-, keményítő- és cellulóztartalmú növényekből állítható elő. Az üzemanyag célú etanol (bioetanol) előállításának alapanyagai a magyarországi éghajlati viszonyok között elsősorban a kukorica és a búza, másodsorban a gyökér- és gumós növények (pl. a cukorrépa vagy a burgonya) lehetnek (POPP-POTORI szerk., 2011). 2012-ben a globális gabonatermelés 2 286 millió tonna volt (FAO, 2013). Világviszonylatban valamivel több, mint 10%-át használták fel etanol előállításra, amelyből 85%-ot a biohajtóanyagként alkalmazott bioetanol tesz ki (az egészre vetítve 9%), a fennmaradó részből szeszesital és ipari alkohol készül. Ha figyelembe vesszük a melléktermékek takarmánycélú hasznosítását, elmondható, hogy az etanolipar nettó gabona-felhasználása a globális termelés 5-6%át jelenti (F.O. LICHT, 2013). 2012-ben előállított 86 milliárd liter üzemanyag célú etanol a világ benzinfogyasztásának 3 százalékát jelenti (térfogat-egyenértékben) (F.O. LICHT, 2013). Ezzel szemben érdekességképpen megjegyzendő, hogy ugyanebben az évben USA benzinpiacából a bioetanol 10,56%-os részesedéssel bírt (USDA, 2013). Az üzemanyag célú etanolgyártás alapanyagának közel 60%-át a kukorica teszi ki. Az üzemanyag célú bioetanol legnagyobb előállítója az USA (51 milliárd liter) és Brazília (21 milliárd liter) a globális termelés több mint 80 %-át képviseli. Észak-Amerikában kukoricából és búzából, míg Dél-Amerikában cukornádból nyerik az etanolt. 2012-ben a 4,3 milliárd liter (F.O. LICHT, 2013) első generációs bioetanolt Európában elsősorban gabonából (búzából és kukoricából), valamint cukorrépából állították elő. A 2020-as uniós célérték elérése érdekében tett tagállami erőfeszítéséknek köszönhetően 2007-től folyamatos termelésnövekedés volt tapasztalható (15. ábra). A világ negyedik legnagyobb termelője Kína 2,1 milliárd liter etanol előállításával, majd Kanada, Ausztrália, India és Thaiföld bioetanol előállítása is említésre méltó (F.O. LICHT, 2013). Magyarországon első generációs bioetanolt két üzem (Hungrana és Pannónia Ethanol) gyárt. 6000 5000
millió liter
4000 3000 2000 1000 0 2006
2007
2008 Előállítás
2009
2010
2011
Felhasználás
Forrás: F.O. LICHT, 2013 15. ábra A bioetanol előállítás mennyiségének alakulása az Európai Unióban A második generációs bioetanol gyártása kísérleti stádiumban van, kereskedelmi forgalomba hozatalára várni kell. Világszerte csupán néhány üzemben alkalmazzák ezeket, ezért az így előállított üzemanyagok – mai ismereteink szerint – várhatóan csak töredékét lesznek képesek 26
fedezni a 2020-ban szükséges bioüzemanyag-mennyiségnek, ami önköltségük és fajlagosan nagy beruházási költségeinek tudható be (BAI, 2011). Ezért a kutatásomat, így összehasonlító vizsgálataimat az első generációs bioetanolokra alapozom. Az első generációs bioüzemanyagelőállítás befolyásolhatja az élelmiszerárakat. Az élelmiszerárak számos tényező együttes hatásaként 2008-ra kiugróan magasak voltak, majd a 2008-ban kirobbant pénzügyi és gazdasági válság hatására visszaestek ugyan, de 2011-re rekordszintet értek el (16. ábra).
Forrás: FAO, 2012 16. ábra Élelmiszer ár-index trendje Az alapanyag árának emelkedése Európában is tapasztalható, mivel az EURÓPA 2020 stratégia mentén a bioetanol bekeverés kötelező érvényű a tagországokra nézve. A bekeverési kötelezettség magával hozta a folyamatosan növekvő nyersanyag igényt, így az alapanyag árának növekedését is. Az európai nyersanyag árának emelkedése miatt ugrásszerűen nőtt az EU USA-ból és Brazíliából származó bioetanol importja, mely 2009-ben még csak 102 millió liter volt, de 2011-ben már 1,1 milliárd litert tett ki (MBSZ, 2013). Az import jelentős bővülése az európai fejlődési trend gátját jelentette. Ezért az EU a „felhasználók és a termelők védelme érdekében a dömpingszerűen érkező etanol visszaszorítását tűzte ki célul” (MBSZ, 20113). Mivel az Európa Tanács 2013 márciusában hozott rendelete az elkövetkezendő 5 évben az import bioetanol mennyiség után 62,9 euró/tonna vám megfizetésére kötelezi az importőröket, várhatóan csökkeni fog az olcsóbb, importból származó bioetanol bekeverése, így tovább fejlődhet az európai etanolipar, ami a nyersanyagárak további emelkedését hozhatja magával. Az első generációs bioetanol terjedése önmagában nem lenne ekkora hatással az árak növekedésére, mert számos környezeti feltétel és gazdasági tényező együttállása befolyásolja azokat: az élelmiszerárak változhatnak az alapanyag termelőnek nyújtott támogatások, valamint a kereslet-kínálat változása miatt is, ROSSET in GYULAI (2009) szerint „a korábbi, három évtized neoliberális gazdaságpolitikája, a privatizáció, és a szabadpiaci megállapodások kumulatív hatásai állnak az árak emelkedése mögött. Az egyes nemzetek élelmiszer-önellátása szinte mindenhol felbomlott, helyét a növekvő agrárexport vette át, amelyet óriási állami támogatások kísértek az adófizetők pénzéből”. GYULAI (2009) szerint, ha az összes cukor-, keményítő- és olajtartalmú mezőgazdasági alapanyagot bioüzemanyaggá alakítanánk át, úgy az összes felhasznált fosszilis üzemanyag alig több, mint 10%-át helyettesíthetnénk. Az első generációs bioetanol alapanyaggal kapcsolatos összefüggései alapján levonhatjuk azt a következtetést, hogy az alapanyag árát befolyásolja 27
ugyan a bioetanol terjedése, de a kiugróan magas élelmiszerárakért nem a bioetanol ágazat felelős. Viszont a bioetanol mindenkori árát az alapanyagár mellett elsősorban a primer energiaárak határozzák meg, mivel korrelál a benzin árának változásával. A bioetanol előállítása során keletkezett melléktermékek hasznosítása takarmánybiztonsági szempontból lehet kérdéses. Ezért a bioetanol előállításának élelmezésbiztonságra vonatkozó kockázati tényezői közé kell sorolni az alkohol előállításból visszamaradó melléktermékeket is. Az alkohol előállítása három módon történhet: cukor kivonásával és fermentációval, keményítő hidrolízisével és fermentációval, cellulóz hidrolízisével és fermentációval. Jelenleg a keményítő hidrolízisén és fermentációján alapuló eljárást alkalmazzák a legszélesebb körben. Ezen belül 2 különböző technológia létezik (SIPOS-SOMOGYI, 2009).
A száraz őrléses bioetanolgyártás során minden 100 kg kukoricából 30-32 kg etanol, 30 kg CO2 és 29 kg DDGS (szárított gabonamoslék vagy gabonatörköly) keletkezik. A DDGS fehérjében, energiában, ásványi anyagban és vitaminban gazdag, hasznosítható szarvasmarha (különösen a húsmarha) takarmányozásban főképp a tenyészállatok kondíciójának feljavítása céljából, másrészt a vágóállatok feljavítására aszályos években, illetve mérsékelten, a sertéstakarmányozásban, ott pedig a növendék és részben a tenyészkocák takarmányozásában.
A nedves őrléses eljárással gyártott bioetanol melléktermékei a DDGS-nél értékesebb, piacképes takarmány- és élelmiszer-alapanyagok. Ezzel a technológiával 100 kg kukoricából 29 kg etanol, 20 kg glutén, 5 kg kukoricahéj, 3 kg kukoricacsíra nyerhető. A kukoricacsírából kukoricacsíra olaj állítható elő, ami magas vitamintartalmú, értékes növényi olaj. A glutén magas fehérjetartalmú takarmány-alapanyag, A harmadik melléktermékként keletkező kukoricahéjat a hobbiállat eledelt gyártók vásárolják.
Az alkalmazott technológiákat elemezve megállapítható, hogy a hasznosítható melléktermékek mennyisége összesen meghaladja az előállított bioetanol mennyiségét. Ezért különösen fontos e melléktermékek felhasználási problémakörének megoldása. Ezért az élelmezés-biztonsági kérdéskör vizsgálatakor ki kell térnünk a takarmányozás biztonságára is. A bioetanol-előállítás technológiája során jelentős – a képződött etanol mennyiségét meghaladó – mennyiségű, nagy fehérjetartalmú, biomassza eredetű melléktermék keletkezik, amelynek elhelyezése, újrahasznosítása mind környezeti, mind gazdasági szempontból fontos kérdés. Az energetikai célú felhasználás mellett e melléktermékeknek nemcsak az import takarmányok kiváltásában lehet szerepük, hanem – az állati eredetű takarmányokkal szemben – garantálhatják a kérődzőállomány betegség mentességét is (SIPOS et al., 2007). A bioetanol gyártás során keletkezett melléktermékek további felhasználásának problémái elsősorban az állati takarmányozásban rejlenek, hiszen ezeknek a melléktermékeknek változó a táplálóanyag és nyersrost tartalma. A takarmánybiztonsági kérdések jelentősen képesek befolyásolni a humán egészségügyi kérdéseket is. Ezért fontos a melléktermékekből származó takarmány élelmiszerbiztonsági kérdéskörének vizsgálata is, mivel a bioetanol gyártásakor a gyártók nem elemzik az alapanyag fertőzöttségét. Ugyanakkor a különböző toxinokkal fertőzött gabonából sok esetben állítanak elő bioetanolt, aminek eredményeképpen a képződött szennyezett melléktermék gyakran takarmányozási célokat szolgál. Ennek egy példája, hogy Magyarországon a tavalyi szárazság miatt a betakarított kukoricatermés penészesebb lett, a gombával szennyezett takarmány állati feletetése 2013 februárjában és márciusában a takarmánykukorica és nyerstej aflatoxin-szennyezettségét okozta, ami jelentős humán-egészségügyi kockázati tényező. 28
Ugyanígy nem vizsgálják a növénytermesztésben használt műtrágyák és növényvédőszerek, valamint a bioetanol gyártási technológiájában felhasznált vegyszerek melléktermékekben feldúsuló koncentrációját. Fentiek okán, a takarmányozási célú felhasználás előtt, mind környezetbiztonsági, mind humán-egészségügyi okokból feltétlenül indokolt a keletkezett melléktermékek ökotoxikológiai és toxikológiai vizsgálata, továbbá mikroszennyezők analízise és nem utolsó sorban mikrobiális vizsgálata, melyek eredményeképpen megerősíthető, illetve elvethető a közvetlen takarmányozási célú felhasználás (SIPOS et al, 2007). Mind a közvetlen takarmányozási célú felhasználás esetén (pl. rostmaradványok feltárása), mind abban az esetben, ha a melléktermékeknek valamilyen előkezelésen kell átesniük, az egyik leggazdaságosabb és leginkább környezetbarát megoldás a magas hőmérsékletű komposztálás lehet, amely értelemszerűen drágítja a melléktermékek előállításának költségeit. Bár kétségkívül a magas hőmérsékletű komposztálás során egyrészt elpusztulhatnak az esetlegesen jelenlévő patogén és fakultatív patogén mikroszervezetek, másrészt lebontásra kerülhetnek a szerves mikroszennyezők. További költségnövekedést idézhet elő, ha a komposztálás folyamatát gyorsítani és intenzifikálni akarjuk különböző termofil mikroszervezetek hozzáadásával, amelyek mind a rostmaradványok, mind az esetleges szerves mikroszennyezők degradálására képesek. Amennyiben a komposztálás folyamata teljes, a bioetanol előállítás során keletkezett nagy szerves anyag tartalmú melléktermékből jó minőségű talajtermékenység növelő adalékanyag állítható elő, amely akár értékesíthető, akár visszajuttatható az alapanyag termesztésbe. Ezen termék előállítása során a komposztált melléktermék beoltható nitrogénkötő és egyéb baktérium kultúrákkal, amelyek jelentősen csökkenthetik a talajerő más, kevésbé környezetbarát módon történő pótlását, azaz a műtrágyázást (SIPOS et al, 2007). Az első generációs bioetanolnak nem csak élelmezés-, környezet-, és takarmánybiztonsági kockázati elemei vannak. Megkérdőjelezhető a bioüzemanyag gazdaságossága is. Ebből kifolyólag az újabb generációs bioüzemanyagok kutatását nem csak a kőolajfüggőség, hanem az élelmiszer- és bioüzemanyag ipar árversenye is kikényszeríti (SOMOGYI, 2012). A cél az élelmiszercélú alapanyagok felhasználása helyett modernebb, második vagy harmadik generációs bioüzemanyag fejlesztése, vagy egyéb, hulladékból vagy energianövényi alapanyagból származó biomassza termékek kereskedelmi szintű előállítása. Erre vonatkozó kísérletek már folynak Európában, összesen hat kiskapacitású demonstrációs üzem létesült 2011-ig (4. táblázat). A kísérleti üzemek közül néhány a cellulóz alapú bioetanol fejlesztésével foglalkozik, mások modern termokémiai eljárást használnak. 4. táblázat Második generációs bioüzemanyagot előállító cégek az EU-ban Ország (vállalat)
Bioüzemanyag típusa
A hagyományos alapanyag mellett- második generációs alapanyag
Svédország (Chemrec) Finnország (Neste Oil, Ensol) Németország (Choren,VW,Daimler) Svédország (Sekab) Spanyolország (Abengoa) Dánia (Inbicon)
bio-dimetil-éter Cseppfolyós biomassza (BtL) Cseppfolyós biomassza (BtL) Etanol Etanol,Biodizel Etanol
szulfit szennylúg, cellulóz-előállítás hulladéka
Összes kapacitás (millió l/év) 2
erdészeti hulladék
na.
gyorsan növő fafajok
18
erdészeti hulladék szalma szalma
0,12 5, 10 5
Forrás: POPP-POTORI szerk, 2011, SOMOGYI, 2012 Ugyanakkor, ha az első generációs, gabonaalapú üzemanyagokat felváltja a nem élelmezési célú alapanyagból készült üzemanyag, ennek hatását elsősorban a gabona, az olajosmagvak és cukor árán lehet lemérni (BAI, 2010). A bioetanol, mint hajtóanyag kapcsán megfogalmazott pro és kontra érvek figyelembe vételével osztom POPP-SOMOGYI (2007) véleményét, miszerint 29
„Tényként fogadhatjuk el azt is, hogy a fosszilis üzemanyag 5%-nál nagyobb arányú helyettesítésére szolgáló bioüzemanyag-gyártáshoz, valamint a szükséges élelmiszer-, takarmány-előállításhoz ma nincs elegendő nyersanyag a világon, mert az élelmiszernövények ilyen arányú bioüzemanyag célú felhasználása már akkora területet vonna el az élelmiszer-, takarmány- és rostnövények termelése elől, ami veszélyeztetné a globális élelmezés-biztonságot”. 2.2.1.2 Az első generációs biodízel vs. élelmezés- és környezetbiztonság A biodízel nagy olajtartalmú növényi részek feldolgozásával nyert, a gázolajhoz hasonló hajtóanyag. Több, a dízelmotor növényi olajokkal történő üzemeltetési kísérlete bebizonyította, hogy a biodízel és a hagyományos gázolaj fizikai tulajdonságai nagyon hasonlóak. 2010-ben a világ biodízel termelése az összes biohajtóanyag előállításának 27%-át és a világ dízelfogyasztásának 1%-át tette ki térfogat egyenértékben számolva (BRITISH PETROL, 2012). A biodízel alkalmazása történhet a nehéz mezőgazdasági gépek meghajtásánál tiszta formában, illetve a maximum 20%-ig hagyományos fosszilis gázolajba történő keveréssel, amelyhez még nem szükséges a motor átalakítása. Európában a B7 (7% biodízel és 93% gázolaj) az elfogadott szabvány, bár a kötelező bekeverésnél ezt az arányt kevés európai tagállam tartja. 2012 elején Ausztria, Belgium, Franciaország, Hollandia, Németország, Spanyolország, Svédország és az Egyesült Királyság alkalmazta a B7 üzemanyag bekeverését. Az első generációs biodízel előállításához elvben bármely növényi olaj (napraforgó, repce, szója stb.) alkalmas, a biodízel-iparág nyersanyagforrása Európában a repceolaj, a pálmaolaj és kisebb mennyiségben a napraforgóolaj, az USA-ban a szója- és a napraforgóolaj, Kanadában a repceolaj, Indonéziában és Malajziában a pálmaolaj. A növényi olajokat dízelmotorok működtetésére csak tisztított, gyantamentes állapotban lehet használni. A hagyományos finomítással kapott biodízel ("zöld dízel") mellett metanollal észteresített változatát (repceolaj esetében: RME, szójaolajnál: SME) is előállítják. 2012-ben a világ legnagyobb biodízel előállítója és felhasználója az EU volt, amely a globális biodízel termelés (18 millió tonna) több mint 40%-át, 7,9 millió tonnát tett ki. Legnagyobb biodízel előállítói Németország, Franciaország és Olaszország (EUROSTAT, 2013). Kiemelendő, hogy míg az EU biodízelgyártása csökken, növekszik az unió biodízel importja. Az EU27-ben előállított és felhasznált biodízel mennyiségét mutatja a 17. ábra. Második helyen szerepelt az USA 2,9, Argentína 2,4, Brazília 2,2 és Indonézia 1,2 millió tonnával (POPP, 2013). 16000 14000
millió liter
12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 2006
2007
2008
Előállítás
2009
2010
2011
2012
Felhasználás
Forrás: EUROSTAT, 2013 17. ábra A biodízel előállítás és felhasználás mennyiségének alakulása az Európai Unióban 30
POPP (2013) cikkében rámutat, hogy az EU biodízelgyártás alapanyagigénye mintegy 17 millió tonna növényolaj, amely meghaladja az évente előállított növényolaj 12-13 millió tonna közötti mennyiségét növényolaj –egyenértékben kifejezve. Az EU-ban 2012-ben előállított 5,4 millió tonna repceolaj (EU-27 teljes repceolaj felhasználásának 60%-át meghaladja) és az 1,4 millió tonna pálmaolaj nem elégítette ki a biodízelgyártás alapanyag szükségletét, ezért mintegy 4-5 millió tonna növényolaj vagy ezzel egyenértékű olajosmag importja szükséges. Az importra vonatkozó mennyiségi és származási ország szerinti EUROSTAT adatok csak 2010ből állnak rendelkezésre, azonban ez jól mutatja a legfőbb importőröket. A behozott 1,9 millió tonna biodízel 61%-a Argentínából, 26%-a Indonéziából származott (18. ábra). Ennek alapján nyilvánvaló, hogy az EU növekvő biodízel kereslete már jelenleg sem, de hosszú távon egyáltalán nem elégíthető ki az itt termesztett olajnövényből. Az import pálmaolaj volumene fokozatosan emelkedik. A szója- és a pálmaolajból előállított és a repceolajból gyártott biodízelbe keverésének 25%-os aránya rendkívül fontos, mivel a pálma- és szójaolajnak magasabb a dermedéspontja.
26% 61%
Argentína
Indonézia
Kanada
Malajzia
India
Szingapúr
Egyéb
Forrás: EUROSTAT, 2012 18. ábra Az EU biodízel importja származási ország szerint 2010-ben Anomáliaként fogalmazható meg az a jelenség, hogy míg az EU biodízel előállítása mennyiségileg csökken, addig az összes biodízelgyártó kapacitása évről évre növekszik. 2010-ben az összes biodízelgyártó kapacitása 21,9 millió tonna, 2011-ben a 254 üzem már 22,117 millió tonna kapacitást jelentett. 2012-ben az EU biodízelgyártó kapacitása tovább növekedett 23,538 millió tonnára (EBB, 2013). Annak ellenére, hogy a gyártó kapacitás kiépült, az előállított biodízel mennyisége az elmúlt 3 évben stagnált, illetve csökkent. Ennek az a magyarázata, hogy az aktuális gazdasági és politikai helyzetben, számos üzem már 2010-ben sem üzemelt. Következésképpen a 2011-12-re kiépített 23 millió tonnás kapacitás nagy részét úgy kell tekinteni, mint inaktív biodízelgyártó kapacitás. Ezen adatoktól függetlenül általánosságban is elmondható, hogy az EU biodízelgyártó kapacitásának kihasználtsága igen alacsony, megközelítőleg 44%, aminek elsődleges oka a viszonylag alacsony biodízel-felhasználás (EBB, 2012). Ahhoz, hogy az EU tagállamai teljesítsék az EURÓPA 2020 stratégiában előírt vállalásaikat, összességében mintegy 24 millió tonna biodízelt kell közösségi szinten felhasználni, amihez a gyártó kapacitás elviekben rendelkezésre áll. Ehhez az EU biodízel-termelését 18,5 millió tonnára kell emelni, a fennmaradó 31
mintegy 6 millió tonna növényolaj vagy biodízel importból fog származni, ami jelentős környezetbiztonsági kockázatot jelent. Hazánk agroökológiai adottságai alapján a legfontosabb termesztett első generációs biodízel alapanyag a repce és a napraforgó lehet, amelyekből biodízel állítható elő. E növényeknek a magja 45-50% olajat tartalmaz, melynek 85-90%-a nyerhető ki, a többi a préselés után az olajpogácsában marad vissza. A biodízel előállításának gazdaságossága nagyban függ a megfelelő technológiai lépésektől. A növénytermesztésben előállított olajmag tárolása az első technológiai lépés, mely a folyamatos alapanyag ellátás miatt szükséges. Hiányában csökken a feldolgozó kihasználtsága, nő a fajlagos állandó költség és emelkedik a végtermék ára. A biodízel előállítása során a meleg sajtolást alkalmazzák, amely a termény hőmérsékletének 25-30oC-ra történő emelése után, nagy fordulatszám mellett 55-75 oC-os olajhőmérsékleten az olaj kinyerhető (HANCSÓK et al., 2006). A nyersolajból szűréssel és észterezéssel biodízel állítható elő. A biodízelgyártás folyamata jelentős általában fosszilis primer energiát igényel, amely rontja a nettó energiamérleget és az ÜHGkibocsátás megtakarítást. JOBBÁGY (2013) szerint a biodízel energiamérlege 3,5 körül alakul, azonban jelentős szórást mutat alapanyagonkénti bontás szerint vizsgálva. Ebből következően a bioetanolhoz hasonlóan az első generációs biodízel elsősorban a primer energiahordozók árától, nem pedig a nyersanyag árától függ. Előállításának gazdaságossága és energiamérlege nagyban függ a keletkezett melléktermékek értékesítési lehetőségeitől. A biodízel előállítás során három melléktermék keletkezik, melyek mindegyike hasznosítható, javítva ezzel a biodízel előállítás energiamérlegét és gazdaságosságát. Az első melléktermék a repceszalma, melyet tüzelőanyagként lehet hasznosítani. A második a repcemag dara, mely az állati takarmányozásban használható. A takarmányként hasznosítandó melléktermékek külön élelmiszerbiztonsági analízist igényelnének, amelyet a gyártók gazdaságilag nem vállalnak fel. Így aztán nem lehet tudni, hogy az esetlegesen fertőzött vagy koncentrált műtrágyamaradványt tartalmazó takarmány-helyettesítő milyen humánegészségügyi kockázatot hordoz magában. A harmadik melléktermék a glicerin, amely a vegyipar fontos alapanyaga. Ha a keletkező melléktermékek közül a darát, mint takarmányt és a glicerint, mint vegyipari alapanyagot hasznosítani tudjuk, akkor a biodízel előállítás környezeti mérlege is pozitív lehet, hiszen ha a takarmány és a glicerin hagyományos vegyipari előállításakor használt fosszilis energiahordozót megújulóra cseréljük, széndioxid megtakarítást könyvelhetünk el, így a megtakarítás kiegyenlíti az észterezésnél befektetett energiát. Takarmánybiztonsági szempontból kiemelendő, hogy a takarmánykínálat alakulását, így a takarmány árának változását a gabonafélék és olajnövények bioüzemanyag célú felhasználása mellett a klímaváltozás is befolyásolja, mivel szélsőséges időjárási viszonyok után az árak robbanásszerű növekedése tapasztalható. A legfontosabb fehérjetakarmány, a szója mellett másik fontos fehérjehordozó, a halliszt termelése évről évre csökken. Ez is jelzi, hogy már középtávon is alternatív fehérjetakarmányra és/vagy a DDGS felhasználás maximalizálására lesz szükség (POPP et al., 2010). Az EU növekvő biodízel alapanyag importjával kapcsolatosan az első generációs bioüzemanyag ellenzői a pálmaolaj növekvő keresletét teszik felelőssé az esőerdők kiirtása miatt. Ezzel kapcsolatosan BAI-JOBBÁGY (2011) cikkében úgy fogalmaz, hogy „Amennyiben az EU által maximálisan engedélyezett 25 százalék PME-t (pálmaolaj-metilészter) bekevernék a biodízelbe, ez a 2010. évi tényadatok alapján mintegy 500 ezer ha termőterületet igényelne a két fejlődő országban, ami a jelenlegi őserdőknek még mindig csak a 0,5 százalékát tenné ki. A jelenlegi tényleges részarány a repce-helyettesítést is figyelembe véve 0,2 százalék körül alakul”. A bioüzemanyagok felhasználása azzal a lehetőséggel kecsegtet, hogy általa az ÜHG csökkentésének köszönhetően mérsékelhető a szén-dioxid-háztartásra nehezedő nyomás, az alapanyag termelése azonban hatással van az élelmezés és a vízellátás biztonságára. Ugyanis egy liter bioüzemanyag előállításához (fajta, alapanyag, helyszín, eljárás függvényében) 1 000-4 000 liter vízre van szükség, a nyersanyag és a bioüzemanyag előállítás során (EB, 2012). A biomassza 32
átlagos vízlábnyoma mintegy 70-szer akkora, mint a kőolajé. A bioüzemanyagok (pl. etanol) vízlábnyoma eltér az egyes országok és termelési környezetek között. Az első generációs bioetanollal és biodízellel kapcsolatos összes aggály egy kérdésben foglalható össze: Mennyi bioetanol és biodízel képes helyettesíteni az Európai Unió országaiban felhasznált összes fosszilis üzemanyagot (5. táblázat). 2011-ben az EU közúti közlekedésben felhasznált összes fosszilis üzemanyag fogyasztása 309 715 ezer toe volt (EUROSTAT, 2012). Az EU gépkocsiállományának fosszilis hajtóanyag szerinti megoszlása alapján 36% a benzines és 64% a gázolaj meghajtású gépkocsik aránya (ERTRAC, 2010). Ennek megfelelően benzinből 116 578 ezer toe, gázolajból 193 137 ezer toe fogyott. 5. táblázat Az Európai Unió fosszilis üzemanyag fogyasztás potenciálja és helyettesíthetősége első generációs bioetanollal és biodízellel Bioetanol alapanyag
Kukorica (1,5 toe/ha)
Biodízel alapanyag
Kukoricatermő terület 2011 Ezer ha
Ezer toe
13 000
19 500
Repcetermő terület 2011 Ezer ha
Repce (1,2 toe/ha)
6 700
Ezer toe 8 040
Bioetanol és biodízel összesen
Összes Fosszilis gabonatermő üzemanyag területen kukorica fogyasztás termesztés Ezer ha Ezer toe Ezer toe 83 55 523 284,5 116 578 Összes olajosmag területen repce termesztés Ezer ha Ezer toe 11 124
13 348,8
Összes gabona/olajosmag terület Ezer ha Ezer toe 96 66 647 633,3
Bioetanollal kiváltható % 71,44
Fosszilis üzemanyag fogyasztás Ezer toe
Biodízellel kiváltható
193 137
6,91
Fosszilis üzemanyag fogyasztás Ezer toe
Bioüzemanyaggal kiváltható
309 715
31,20
%
%
Forrás: EUROSTAT, USDA-FAS, CEPM alapján Saját összeállítás, 2012 A kukoricából készült bioetanol energiatartalma a statisztikai adatok szerint 1,0-1,5 toe/ha (CEPM, 2012). A repcéből készült biodízelé pedig 0,8-1,2 toe/ha (USDA-FAS, 2012). Mindkét alapanyagnál a nagyobb értéket figyelembe véve kalkuláltam az 5. táblázat adatait. A bioetanol gyártáshoz szükséges kukorica területe az EU27-ben 2011-ben 13 millió hektár volt, az energiatartalommal megszorozva mintegy 19 500 ezer toe-t jelent (CEPM, 2012). Ha az összes gabonaterületet, 55 millió hektárt (búza, kukorica és rozs) kukoricával vetnénk be, akkor mintegy 83 284 ezer toe fosszilis benzint lenne képes helyettesíteni. Ez az összes benzinfogyasztásnak mintegy 71%-át jelenti (EUROSTAT, 2012). A biodízelgyártáshoz felhasznált repce területe 6,7 millió hektár, ami a hektáronkénti 1,2 toe-kel megszorozva mintegy 8 040 ezer tonna olajegyenértéknek felel meg. Ha az EU27 összes olajosmag területét, 11 124 hektárt (repce, napraforgó és szója) csak repcével bevetve mintegy 13 348 ezer toe fosszilis gázolajat lenne képes helyettesíteni. Ez az összes gázolajfogyasztásnak csak elenyésző hányadát, valamivel kevesebb, mint 7%-át teszi ki (EUROSTAT, 2012). 33
Összefoglalva megállapítható, hogy az EU27-ben a szántóterületen bioüzemanyag alapanyagokat termesztve sem lennénk képesek a fosszilis benzin és gázolaj 32%-nál nagyobb mértékű helyettesítésére. Az első generációs bioetanol- és biodízel-előállítás átgondolatlan növelése a mai technológiai szint mellett az olajfüggőség helyett/mellett bioüzemanyag- vagy élelmiszerfüggőséget is előidézhet, jelentős környezeti károkat okozhat, valamint a bioüzemanyagok termelésének fokozása a fentiek szerint veszélyt jelenthet társadalmaink fenntarthatóságára az élelmiszertermelés és takarmánykínálat ellen ható tendenciaként (SZŰCS et al., 2006). 2.2.1.3 A biometán hajtóanyag A biogázt, mint másodlagos energiahordozót különböző szerves anyagokból lehet előállítani, felhasználása sokoldalú. A biogáz a biomassza anaerob bomlása, azaz biológiai folyamatok eredményeként keletkezik. Biogáz előállítására valamennyi szerves anyag /kivéve a szerves vegyipar termékei/ alkalmas. Ennek értelmében a „biogáz” kifejezés magába foglalja az összes, szerves vegyületek anaerob bomlásából keletkező gázt. Oxigén hiányában különböző baktériumok lebontják a nyersanyagot, hogy így egy másodlagos gáz halmazállapotú energiahordozót alkossanak, amely éghető gáz főleg metánból és széndioxidból áll (6. táblázat). Minél magasabb az alapanyag metán kihozatala, annál értékesebb biogáz állítható elő belőle. 6. táblázat A különböző alapanyagból származó biogáz és a dán/orosz földgáz összetétele Paraméter
Biogáz
Depónia gáz
Földgáz (Dán)
Földgáz (orosz)
60-70
35-65
89
97,9
Egyéb szénhidrogének (vol%)
0
0
9,4
1,2
Hidrogén (vol%)
0
0-3
0
0
30-40
15-50
0,67
0,1
1-ig
5-40
0,28
0,8
Oxigén (vol%)
0,5-ig
0-5
0
0
Kén-hidrogén (ppmv)
0-4000
0-100
2,9
1,5
Ammónia (ppmv)
100-ig
5-ig
0
0
6,5 23,4
4,4 15,8
11,0 39,6
9,5 34,2
Metán (vol%)
Szén-dioxid (vol%) Nitrogén (vol%)
Alsó hőérték (kWh/m³(STP)) (MJ/m3)
Forrás: TECHNISCHE UNIVERSITAT WIEN (TUW), 2012 A keletkezett biogáz felhasználása széleskörű lehetőségeket kínál (19. ábra). Egyrészről a keletkezett biogázból kogenerációval villamos energiát és hőt lehet termelni, vagy önmagában csak villamos energiát, vagy csak hőt. Másrészről további tisztítással magas BTU (British Termal Unit) értékű biometánt lehet előállítani, amelynek további felhasználási lehetőségei: - A már kiépített, működő földgáz hálózatba könnyedén csatlakoztatható, mivel a magas BTU értékű biogáz paraméterei nagyon hasonlóak a földgázhoz, - A közlekedésben hajtóanyagként hasznosítható, a CNG (LPG) üzemű gépjárművekbe tölthető, - A magas BTU tartalmú biogáz lehetővé teszi az ipar által használható high-tech energia előállítást, - Alapanyagot biztosít a vegyipar részére, - A biogáz termelése során visszamaradt szervesanyag közvetlenül tápanyag utánpótlásra felhasználható /biotrágya/.
34
Biogáz alap
High-tech energia előállítás
Gépkocsi üzemanyag
Hálózati betáplálás
Villamos energia és max. hőhasznosítás
Hőhasznosítás
Villamos energia és alap hőhasznosítás
Magas BTU értékű biogáz (biometán)
Forrás: Saját összeállítás, 2013 19. ábra Hatékony biogáz felhasználási lehetőségek (vastag nyilak) A biogáz/biometán egy olyan energiahordozó (magas exergy4 értékű), amelynek sokoldalúságából eredően nem csak hő hasznosításra, hanem villamosenergia-termelésre és kapcsoltan hő hasznosításra is alkalmas, valamint a biohajtónyag előállításakor a keletkezett mellékterméket a vegyipar tudja alapanyagként felhasználni. A magas BTU tartalmú biogáz előállítása az EU-nak különösen fontos lehet a jövőben, mivel ez által tovább csökkenhet kőolajfüggősége. A biogáz fajlagos energiatartalmának növelésével, azaz a nyers biogázban lévő CO 2 eltávolításával, valamint a biogáz további tisztításával biometán nyerhető, amely alkalmas a földgázhálózati betáplálásra vagy bio-motorhajtóanyag előállítására. A tisztításra többféle eljárás létezik (vizes mosás, szerves fizikai mosás, aminos mosás, nyomásváltásos adszorpció-PSA, membrán szeparáció), amelyet mindig az adott üzem helyi és környezeti sajátosságai, valamint az alkalmazható technológiák határoznak meg (Melléklet 9.3). A tisztítás végeredményeképpen a keletkezett biogáz általánosságban 95-99% metánt tartalmaz, ezt nevezzük biometánnak. A megfelelően előkészített és tisztított biogáznak csak ez a fajtája alkalmas a villamos energia és hőtermelés mellett a földgázhálózatba injektálásra, így a meglévő földgázfogyasztó készülékek üzemanyag ellátására azok (kismértékű) módosításával, mivel a biometán és a földgáz főösszetevőik és mellékösszetevőik tekintetében hasonlóak. A két energiahordozó fajlagos energiatartalma is közel azonos (TIHANYI et al., 2012). A biometán ugyanúgy hasznosítható gépjármű hajtásra is, helyettesítve a földgáz alapú CNG motor üzemanyagát. Mindkét hasznosítási formára számos referencia található Európában (KAPROS et al., 2009). A biogáz tisztításával készült biometán alternatívát jelenthet a hagyományos, fosszilis üzemanyagok helyettesítésében. A sűrített biometán (Compressed Biomethan Gas, CBG) előnyei hasonlóak, mint a gépjárműhajtásban már alkalmazott sűrített földgáznak (CNG). Ugyanakkor a hulladékból előállított bioüzemanyag további előnye: Exergy: az exergy értéke a kölönböző energia-fajták értékét írja le. Például az elektromos energia magas energia értékű, mivel könnyen lehet egyéb energiafajtákat előállítani belőle. Ugyanakkor a hőenergia alacsony energia értékű. 4
35
Fokozott energiabiztonság – A biogáz széleskörű felhasználhatósága miatt képes helyettesíteni a nem megújuló erőforrásokat, mint például a szén, a kőolaj és a szintén fosszilis származású földgáz. Egy olyan megújuló energiahordozót állíthatunk elő a hulladékokból, amely a bioetanollal és a biodízellel ellentétben nem jelent veszélyt más ágazatokra. Kevesebb ÜHG kibocsátás – A biogáz előállításával és felhasználásával csökken a légkörbe bocsátott metán mennyisége, ami a trágya tárolásakor keletkezik, és jut a levegőbe. Ugyanakkor képes csökkenti a fosszilis energiahordozók használata során kibocsátott CO2 mennyiséget. Megjegyzésként a metán 21-szer erősebb szennyező ÜHG gáz, mint a széndioxid. Jobb gazdasági mutatók – A biogáz előállításával a hulladékból lehet energiát előállítani, szinte nulla forint alapanyagköltséggel. Ugyanakkor a biogáz előállítás mellékterméke értékes trágyaként hasznosítható, csökkentve ezzel a műtrágyázás költségeit. Tisztább környezet – Anaerob lebontású biogáz előállításakor, szemben az aerob komposztálókkal jelentősen csökkenthető a hulladék mennyisége, és a rothadás miatt keletkező kellemetlen szag.
A biogáz előállítása, és annak CBG-ként történő hasznosítása a többi biohajtóanyaghoz képest viszonylag fiatal iparág. Ezért a bioetanolhoz vagy biodízelhez hasonló összefoglaló, globális statisztikai adat a biometánra vonatkozóan nem áll rendelkezésre. Ennek ellenére a biogáz általános statisztikai adatait az USA és az Európai Unió évről évre közzéteszi, amelyből következtetni lehet a biometán felhasználás mértékére. Az USA-ban a biogázra vonatkozó első szabályozás 1996-ban fogalmazódott meg. 2004-ben 49 biogáz üzem működött USA szerte, valamivel több, mint 59 GWh energiát termelve [ROOS, 2005]. 2012-ben a 786 biogáz üzemből származó villamos energia évente 586 GWh, ami az USA összes villamos energia felhasználásának 0,02%-át teszi ki. Ezen túlmenően számos kazánt, csővezetéket táplálnak további 55 GWh egyenértékű energia- mennyiséggel [EPA, 2012]. Az USDA [2012] számításai szerint a biogáz üzemek által hasznosított 62 000 tonna metán, 1,3 millió tonna CO2 egyenértékkel csökkenti a légkörbe bocsátott ÜHG mértékét, ami az USA összes ÜHG kibocsátásának 0,019%-át jelenti. Az EU27-ben a biogázból előállított „zöld áram” 2011-ben 35 856,4 GWh volt, ez az EU27 összes villamos energia fogyasztásának 1,36%-át biztosította [EUROBSERVER, 2012]. Az EU ÜHG kibocsátása 2011-ben 4 601,6 millió tonna CO2 egyenérték volt [EUROSTAT, 2013]. Mivel az USA-hoz hasonló, a megkötött metán mennyiségére vonatkozó konkrét adat nem áll rendelkezésre, ezért az USA adatok alapján, extrapolálva lehet becsülni biogáz üzemek által hasznosított metán ÜHG csökkentő képességét. Ennek értelmében a 2011-ben működő európai biogáz üzemek által megkötött metán megközelítőleg 72 millió tonna CO2 egyenértékkel egyenlő, ami az EU27 ÜHG kibocsátásának mintegy 1,56%-át teszi ki. Napjainkban számos, különböző alapanyagot használnak biogáz előállítására. Egy igen jól definiálható különbséget lehet tenni az alapanyagok tekintetében. Megkülönböztetünk mezőgazdasági hulladék alapanyagot (állati trágya, energianövények, egyéb melléktermékek), illetve a hulladék áramban megjelenő alapanyagot (hulladéklerakó, szennyvíz, lakossági szilárd hulladék). BIRKMOSE et al. (2007) tanulmányában kísérletet tett arra, hogy az Európában előállított biogázt nyersanyagonként és országonként határozza meg. Mivel tanulmánya leginkább 2005-2007-es adatokra támaszkodik a nyersanyagok vizsgálatakor szembetűnő, hogy a legnagyobb arányt az állati trágya (55%), majd az energianövények és az egyéb, az élelmiszeriparból származó szerves hulladék képviseli, míg a lakossági hulladékból előállított biogáz mennyisége az összesből csak 1%-ban részesül. Biogázból előállítható energiamennyiség tekintetében Németország mutatta a legkimagaslóbb értékeket (41,06 PJ), messze mögötte lemaradva Ausztria (4,33 PJ), említést érdemel még Dánia (1,7 PJ), Olaszország (1,76 PJ) és Görögország (1,6 PJ) energia-termelése. 36
A mezőgazdasági szántóföldi növényi alapanyagok közül a legnagyobb biogáz kihozatal a kukorica szilázsból nyerhető (20. ábra). Ennél magasabb metánhozamot csak a zsírokból (vágóhídi melléktermékek 65-75% metánkihozatal) és a melaszból (88-90%-os szárazanyag-tartalmú répaszeletből 72%-75%-os metánkihozatal nyerhető (HAJDÚ, 2009). A biogáz alapanyagok közül a legalacsonyabb kihozatalt az állati trágya adja, annak magas nedvességtartalma miatt. Ezért ezt az alapanyagot a szállítási költségek csökkentése érdekében helyben vagy vezetéken keresztül betáplálható biogáz üzemben érdemes csak feldolgozni. 250 200
m 3/t
150 100
60%
65%
60%
60%
72%
60%
53%
61%
54%
51%
55%
52%
54%
Ku ko ric
as zil áz s Ri zs sz ilá zs Fű sz ilá zs Sz ud án Ta if ka ű rm án yr ép a Cu ko rc iro k Bi oh ul la dé k Cu ko r ré Ba pa ro m fi tr á gy a Pr és el tp ép Se rté st rá gy M a ar ha trá Hí gy g a se rté st rá Hí gy g a m ar ha trá gy a
0
52%
50
Forrás: Bundesministerium für Ernahrung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, 2008 20. ábra Előállított biogáz mennyisége (m3/t) alapanyagonkénti bontásban és metántartalom (%) alapján 2.3 A BIOGÁZ ALTERNATÍV NÖVÉNYI ALAPANYAGA: „SZARVASI-1” ENERGIAFŰ Az Európai Unió agrárpolitikájának köszönhetően a mezőgazdasági termelés egyértelműen a GOFR növények termesztésére állt rá. A megtermelt kukorica és búzatöbbletet az intervenció keretén belül értékesítették a termelők. 2010-ben azonban megszűnt az intervenciós rendszer. Ezért is érthető, hogy sok helyen egyre több és nagyobb fenntartással kezelik a fokozódó mértékű kukoricatermesztést. Magyarországon a biogáz egyik fő mezőgazdasági alapanyaga a trágya, amelyhez növényi maradványokat is kevernek. Hazánk állatállománya 1990-es évektől fokozatosan csökken, ezért a jövőben az új és már meglévő biogáz üzemek trágya alapanyagának növelése nem lehetséges (21. ábra).
37
9 000
1 600
8 000
1 400
7 000
1 200
6 000
1 000
5 000
800
4 000
600
3 000
400
2 000
200
1 000 0
19 90 19 91 19 92 19 93 19 94 19 95 19 96 19 97 19 98 19 99 20 00 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 20 11
0
ezer darab sertés
ezer darab szarvasmarha
1 800
szarvasmarha
sertés
Forrás: KSH, 2012 21. ábra A biogáz alapanyagot adó állatállomány változása Magyarországon Ebből kifolyólag ugyanígy problémát jelenthet a már működő gázüzemek folyamatos és biztonságos alapanyag ellátása is. A megfelelő mennyiségű és minőségű biogáz előállítása céljából a jövőben számítanunk kell a bekevert növényi alapanyagok mennyiségének növekedésére. Mivel biogázt jelenleg kukorica hozzáadásával állítanak elő, e növény iránti növekvő kereslet emelkedő piaci árakhoz vezet. Ezért a biogáz üzemek alternatív megoldást fognak keresni. Ugyanakkor az alternatíva nem csak vállalatgazdasági szempont, hanem nemzetgazdasági is, mivel a növekvő kukoricaigény a németországihoz hasonló jelenséget idézhet elő Magyarországon is. Ezért fontos, hogy a biogáz alapanyagok vizsgálatakor szem előtt tartsuk az alábbiakat
a biogáz előállításban a kukorica túlságosan domináns szerepet kap,
és a kukoricatermesztés jelentős kockázatokat hordoz, pl. időjárási viszontagságok miatt a folyamatos és biztonságos alapanyag-ellátás kérdéses lehet,
és keressük a tradicionális kultúrák lehetséges alternatíváját úgy, hogy eddig nem hasznosított, állandó kultúrákat vonjunk be. A biogáz szempontjából különleges tulajdonságok mérése a cél, mint például a termeszthetőség, a szárazságtűrés, a tápanyag-hatékonyság, az energiahozam és a hozambiztonság. E feltételeknek az energiaültetvények maradéktalanul megfelelnek, kérdés azonban, hogy valós alternatívája-e a kukoricának a biogáz termelésben. Kijelenthető-e, hogy a biogáz előállításhoz használandó kukorica helyettesítésére egyértelmű alternatívát az energianövények, azon belül is az energiafüvek jelentik. „A magyar energiafüvet (Thinopyrum ponticum) népszerűbb nevén pontius taracknak is nevezik. Nem pusztán egy tarackról van azonban szó, hanem egy magasra növő búzafűről”(GEIßENDÖRFER, 2010). A Bikazugi Mezőgazdasági Nonprofit Kft. jogelődje, a Szarvasi Mezőgazdasági Kutató-fejlesztő Közhasznú Társaság tevékenysége keretében az 1980-as években merült fel, hogy a fosszilis energiahordozók felhasználásának környezeti ártalmait hazai nemesítésű energianövény létrehozásával kellene tompítani. Kettő évtized fajtanemesítési munkái során sikerült az igénytelen sztyeppe-füvek keresztezésével létrehozni a „SZARVASI-1”energiafüvet. A nonprofit társaság piacvezető a fű fajták magyarországi nemesítésében, közel 20 fajtaoltalommal rendelkezik. A társaság napjainkban mintegy 1 800 hektár területen végez mezőgazdasági tevékenységet. Saját raktár- és magtisztító kapacitása van, valamint a minősítésekhez szükséges feltételei is adottak. 38
Valamennyi birtokában lévő fűfajta piacképes és keresett a vevői piacokon, de potenciális kitörési lehetősége ma az energiafű terjedésének van. Származása: Az Alföld szikes talajú területeiről illetve a Közép-Ázsiai térségeiből begyűjtött növényanyagok keresztezésével jött létre, 20 évi nemesítő munka eredménye a fajtát jellemző genotípus. Botanikai és agronómiai jellemzése: Évelő, bokros szálfű. Tövéből erőteljes, nagy tömegű gyökérzet hatol mélyen /1,8-2,5 m/ a talajba. Szürkészöld színű szára gyéren leveles, egyenes, sima felületű, kemény 180-220 cm magas. Április közepén hajt, június végén - július elején virágzik. Július végén - augusztus hónap elején érik meg szemtermése a betakarításra. A "Szarvasi-1" energiafű fontosabb agronómiai jellemzői: Szárazság, só és fagytűrése kiváló, jól tolerálja a szélsőséges termőhelyi körülményeket, Hosszú élettartamú, egy helyen akár 15 évig is termeszthető, A telepítés költsége mindössze 20%-a az erdőtelepítési költségeknek, Hasznosítása évenként történik, így rendszeres bevételt biztosít a termelőnek, Termesztése és betakarítása nem igényel drága célgépeket, a gabona, ill. szálastakarmány gépsorral megoldható, Szárazanyagtermése:15-23 t/év, 10-15t/ha az első növedék, A szilárd tüzelőanyag fűtőértéke: 14-17 MJ/kg szárazanyag, amely eléri, illetve meghaladja a hazai barnaszenek, az akác, a nyár, valamint a fűzfa vonatkozó értékét, Zöldsarj termése: 25-30 t/ha 2., 3. növedék, mely legeltetésre, szenázs, szilázs készítésre, biogáz termelésre alkalmas, Előnyösen változhat a vidék kultúrértéke, a vadak számára megfelelő életteret biztosít, Biogáz alapanyagként zöldszénája évente kétszer kaszálható Kiváló biomelioratív növény (biológiai talajvédelem, talajjavítás), mert mélyreható gyökérzettel rendelkezik (1,8-2,5m), nagy mennyiségű szerves anyaggal gazdagítja a talajt, erózió, defláció elleni védelem, szikes, szódás talajok rekultiválására is alkalmas, A növény kimondottan magas éghajlati és talajerő hiány tűrőképessége és 1,8-2,5 méterre nyúló gyökérzete nagyon jó környezeti, talaj rekultivációs felhasználást biztosít. A „Szarvasi-1”energiafű európai fajtavédelmi leírása a 9.4 mellékletben található. A "Szarvasi-1" energiafüvet az utóbbi évtizedben folytatott kísérletek eredményei, illetve a gyakorlati tapasztalatok alapján ipari fűnek is nevezhetnénk, hiszen hasznosításának lehetséges területei az ipar számos ágazatát érinthetik. 2.3.1 A „Szarvasi-1” energetikai hasznosítása Az energiafű és származékai hagyományos és automatizált tüzelőberendezéseknél, hő hasznosítóknál, gáz és villamos energia fogyasztóknál jelenthetnek perspektivikus megújuló energiaforrást (szilárd, folyékony, gáz halmazállapotú energiahordozóként). Hasznosításának várható területei: Lakások, középületek, mezőgazdasági épületek-építmények /növényházak, üvegházak, fóliaházak, állattartó telepek, stb./ fűtése, A mezőgazdaság területén hűtőberendezések, terményszárítók üzemeltetése, Fűgáz, illetve fűgázból /fermentációs eljárások, pirolízis/ villamos energia termelése, Bioalkohol és biogáz előállítása /járműipar/.
39
A szilárd tüzelőanyag hasznosításának ajánlott formái: Bálás betakarítás – bálás tüzelés: Speciálisan kialakított tüzelőberendezésekkel a bála jó hatásfokkal elégethető. Folyamatos üzemben a teljesítmény csak kismértékben változtatható meg. Bálás betakarítás – bontott, aprított anyagok tüzelése: A szecskázott termék önállóan vagy más hasonló méretű nyersanyaghoz keverve égethető el (pl. hőerőművek). Bálás betakarítás - brikett tüzelés: A biobrikett illetve a biopellet gyártás célja az, hogy az alapanyagot az energetikai hasznosításhoz komfortosabbá tegyük, továbbá, hogy olyan tüzelőanyagot hozzunk létre, amely a szénnél egyszerűbben, tisztábban kezelhető és tárolható, kénszegény és környezetbarát. Bálás betakarítás – pellet tüzelés: A tüzelésre gyártott pellet 6-8 mm átmérőjű, 20-30 mm hosszúságú. Nagy nyomással, kötőanyag hozzáadása nélkül készül. Az Európai Unióban (pl.: Németország, Ausztria, Svájc, Svédország) nagy tömegben hasznosítják tüzelőanyagként. A pellet tüzelés Európában, Észak-Amerikában dinamikusan fejlődik. Pellet gyártására önálló cégek jöttek létre, melyek több millió tonna pelletet gyártanak és forgalmaznak évente. A "Szarvasi-1" energiafűvel végzett pellet gyártási kísérletek (Dánia, Svédország, Ausztria, Magyarország) kiváló eredményeket adtak (KAMARÁS, 2005). Biogáz termelése Pirolízis eljárás: Az energiafű termikus bontása során a füvet hevítik, melyből éghető gázok szabadulnak fel. Az így képződött gáz hasznosítása többirányú lehet. Belsőégésű motorokkal hajtott generátorokkal elektromos áram termelhető, vagy a keletkezett gáz hőerőművekben közvetlenül elégethető (JANOWSZKY, 2003). Fermentációs eljárások: Ezekkel az eljárásokkal az energiafű zöldállapotban - tisztán, vagy szarvasmarha illetve hígtrágyával, szennyvízzel keverve használható biogáz előállítására. A keletkezett biogáz felhasználása széleskörű lehetőségeket kínál. A biogáz termelése során visszamaradt szerves anyag közvetlenül tápanyag utánpótlásra felhasználható (biotrágya). Biometán előállítása A járműipar egyre nagyobb figyelmet fordít a jövő üzemanyagaként számon tartott, perspektivikus biometán felé. Ezért érdemes azt vizsgálni, hogy a „Szarvasi-1” energiafű milyen eredménnyel hasznosítható a biometán gyártásban, illetve termesztésének gazdaságossági kérdései valódi alternatívát jelent-e a jelenlegi silókukoricából előállított biogáznak. 2.3.2 A „Szarvasi-1” egyéb hasznosítási területei Papíripari felhasználás A Papíripari Kutatóintézettel közösen végzett kutatások eredményei biztatóak voltak. A laboratóriumi vizsgálatok eredményei alapján megállapítható, hogy a "Szarvasi-1" energiafűből készített izodimenziós lapok lapképző tulajdonságai kedvezőek. Az energiafű ilyen irányú hasznosítása nagy kiterjedésű erdők megmentésére adna ésszerű alternatívát, illetve olyan területeken is lehetővé tenné a papíripar telepítését ahol erdők nincsenek (JANOWSZKY, 2003). Ipari rostanyagként történő hasznosítás A Mohácsi Farostlemezgyár Rt-ben az eddig alkalmazott technológiával a farostlemezzel egyenértékű fűrostlemezt lehet előállítani a "Szarvasi-1" energiafűből. Magyarország legnagyobb farostlemez gyárában (Mohácsi Farostlemezgyár Rt) a lehetséges alapanyag felhasználás mennyisége 70 000 – 100 000 tonna szárazanyag/év. A farostlemezek illetve az eltérő alapanyag kombinációjú rost lemezek nagy felületek burkolásának (építőlemezek), a bútoripar, az előre gyártott faházak, a belső építészet és a járműipar nélkülözhetetlen alapanyagai.
40
Takarmányozási célú hasznosítás A "Szarvasi-1" energiafű első növedékének (első kaszálásának) virágzás fenofázisában betakarított terméstömegét energetikai alapanyagként javasolt hasznosítani. A második, harmadik növedék (vízellátottságtól függően) zöldsarjú termése ugyanakkor legeltetésre, széna-szenázs készítésére ajánlott. A fajta az energetikai, a papír- és rostipari hasznosítás mellett legelők, illetve kaszálók telepítésére is javasolható olyan semi arid - arid termőhelyi viszonyok mellett, ahol az elismerten jó gazdasági értékkel rendelkező mérsékelt égövi takarmány típusú fűfajok változatai öntözés nélkül már eredményesen nem termeszthetők. A száraz, csapadékszegény tenyészidőszakban is jó minőségű zöldtakarmányt terem (40,0-60,0 t/ha). Ugyanakkor megfelelő vízellátottság (600-700 mm/év) esetén kiemelkedően magas zöldtermést ad (60,0-80,0 t/ha). Zöldterméséből ízletes széna készíthető, ha azt a virágzás előtti fenofázisban takarítják be. Szenázs, illetve takarmány pellett készítésére is jól hasznosítható. Igen hosszú vegetációs periódusa révén késő őszig, amíg a talaj fizikai állapota megengedi legeltethető. Legelőnek, kaszálónak önmagában, vagy legfeljebb 1-2 fű, illetve pillangósvirágú növényfajjal (lucerna) társítva javasolt vetni (JANOWSZKY, 2003). A takarmányozási célú felhasználásra vonatkozó vizsgálati jegyzőkönyv a Melléklet 9.5 fejezetében található. Biológiai talajvédelem - talajjavítás A fűfajta jól tolerálja a szikes - szódás talajú termőhelyi adottságokat, kedveli a sós vizű vízállásos területeket, következésképpen e talajok rekultiválását, javítását is szolgálhatják. Nagy tömegű, 1,82,5 m mélyre hatoló gyökérzetet fejleszt, amely nemcsak a talaj fizikai tulajdonságait javítja, hanem jelentős mennyiségű szerves anyaggal /humusszal/ is gazdagítja. A gyenge termőképességű (5-15 AK értékű) talajokon végzett kísérleteink eredményei arra utalnak, hogy e fűfajta jól használható a szikes talajok mellett a homoktalajok ésszerű hasznosítására, javítására is (1. kép).
Fotó: Bikazugi Mezőgazdasági Nonprofit Kft, 2011 1. kép: A „Szarvasi-1” energiafű aratás előtt 41
Összességében megállapítható, hogy a "Szarvasi-1" energiafű agronómiai, energetikai, ipari tulajdonságai az agroökológiai, környezetvédelmi, talajhasznosítási, energetikai és a gazdaságossági szempontok figyelembevételével rendkívül perspektivikusak, több vonatkozásban egyedülállóak a többi, az erre a célra alkalmas növénykultúrákhoz viszonyítva. Mivel a doktori disszertációm témaköre a megújuló energia, azon belül a biogáz köré összpontosul, ezért a „Szarvasi-1” energiafű biogáz hasznosítási lehetőségeire összpontosítok. Az energiafű legjobb ismérve, hogy rossz minőségű termőhelyeken, szélsőséges időjárási körülmények között is eredményesen termeszthető. A növény 10-15 éves ciklusban tervezhető újravetés nélkül, normál gabona gépsorral termeszthető, az energianövények között a telepítési költségeket tekintve a legolcsóbb megoldás. A biomassza különböző megjelenési formáiból, így az energiafűből is előállíthatók gáz halmazállapotú alternatív energiahordozók, melyek energiafüggőségünk tudatában egyre növekvő jelentőséggel bírnak. A „Szarvasi-1”energiafű nagy szárazanyag hozama, kedvező anyagösszetétele, valamint termesztésének és betakarításának mérsékelt agronómia és technikai igénye miatt a növényi eredetű gáz előállításának egyik legolcsóbb alapanyaga lehet. Betakarítása szántóföldi növényekhez igazított betakarító gépekkel lehetséges. Az éves betakarítható zöld széna mennyisége metán tonnában számolva a ma piacon lévő növények közül a legmagasabb mennyiségi hatásfokú. Ezért a „Szarvasi-1”energiafű zöld állapotban valamint, szarvasmarha és a hígtrágyákkal keverve jó hatásfokkal hasznosíthatók biogáz termelésre. Ez a tulajdonsága a növényt a legjobb adalék anyaggá emeli a biogáz előállítása során. Az energiafűből vagy a trágya és az energiafű keverékéből előállított biogáz mellékterméke biotrágyaként kiválóan alkalmas a talajerő visszapótlására. A növény iránti kereslet élénkülését a német atomerőművi paradigmaváltás eredményezte, melynek eredményeképpen egyetemi kutatásokkal igazolták, hogy a növény képes kiváltani az energetikai alapanyag-ellátásban a takarmánynövényeket (silókukorica), enyhítve az állattenyésztés takarmányhoz jutásának nehézségeit. Az állati trágya légkör kímélő feldolgozásának segédszerepe mellett nagy felületű lélegző területek hozhatók létre azokon a területeken is, melyek korábban alkalmatlanok voltak mezőgazdasági kultúra létrehozására. Ezért a németországi triesdorfi mezőgazdasági tanintézet (LANDWIRTSAFTLICHEN LEHRANSTALTEN, LLA) kimondottan ajánlja biogáz üzemek alapanyagaként. Mára a biogáz üzemek alapanyag felvételi igényei okán hosszútávra tervezhető, a mai kapacitásokat sokszorosan meghaladó keresleti piac alakult ki. Középtávon akár több tízezer hektárra felfejleszthető lenne a magtermelés üzemi tevékenysége, ami teljesen új, a kimondottan Magyarországhoz köthető növénykultúra mezőgazdasági exportágazattá emelését eredményezné. A vetési év és a kétévenként esedékes talajerő visszapótlás igényli a jelentősebb finanszírozást, ezt követően a művelési költségek elenyészőek, a betakarítás és feldolgozás pedig biztos hasznot hoz a termelőknek, és mezőgazdasági többletfoglalkoztatást jelent a képzetlen vidéki lakosság körében. 2.4 BIOGÁZ ELŐÁLLÍTÁS ÉS FELHASZNÁLÁS Az EU szinte minden tagországában állítanak elő biogázt, amelynek nagy részét nyersgázként vagy alap biogázként, a helyi szükségleteket kielégítő energiaforrásként használják fel. A biogáz előállításra vonatkozó jogszabályi környezet az Európai Unió tagállamai számára egységes, amelyet a megújuló energiaforrásból előállított energia támogatásáról szóló 2009/28/EK irányelv határoz meg. Az említett jogszabály a következőképp nevesíti a biogázt, mint energiahordozót: „A mezőgazdasági anyagok, így pl. a trágya, az iszap és egyéb állati vagy szerves hulladék biogáz előállítására történő használata az üvegházhatású gázkibocsátás-megtakarítás lehetősége fényében a hő és villamos energia előállítása, illetve bioüzemanyagként történő felhasználása szempontjából jelentős környezeti előnyökkel jár. Decentralizált jellegüknél és a 42
regionális befektetési szerkezetnél fogva a biogáz-gyártó beruházások meghatározó módon hozzájárulhatnak a fenntartható fejlődéshez a vidéki térségekben és a mezőgazdasági termelők számára új jövedelemszerzési lehetőségeket teremthetnek” (EURÓPAI BIZOTTSÁG, EB, 2010). Az Európai Unió biogáz termelésében Németország jár az élen. Az EU-ban előállított biogáz mennyiségének évenkénti dinamikus emelkedéséhez főleg a német piac járul hozzá. A különböző támogatásoknak, a kötelező átvételi rendszernek és az átvételi árak szabályozásának köszönhetően a biogáz előállítás 2009-2011. között megközelítőleg 60%-al emelkedett (22. ábra). 16000 14000 12000
ktoe
10000 8000 6000 4000 2000 0 2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
Forrás: EUROBSERVER, 2012 22. ábra A biogáz mennyiségének alakulása az Európai Unióban A biogázból előállított villamos energia előállításában Németország kiemelkedik, az Egyesült Királyság a második, Olaszország pedig a harmadik a sorban (23. ábra). Említést érdemel még Franciaország 1 117 GWh, Hollandia 1 027 GWh és Csehország 929 GWh teljesítménye, amelyek a 2007-2011-es időszakban rendkívül dinamikus fejlődést mutattak (EUROBSERVER, 2012). 20000
GWh
15000
10000
5000
0 BE
CZ
DK
DE
ES
FR
IT
NL
AT
PL
UK
Forrás: EUROBSERVER, 2012 23. ábra Az EU27 legjelentősebb biogáz alapú villamos energia előállítói 2011-ben 43
Az átfogó és valamennyi tagországra érvényes uniós szintű szabályozás több hiányosságot is tartalmaz (pl. a biogáz betáplálás folyamatát szabályozó eszközök), amelyet a tagországok a nemzeti szintű jogszabályokban orvosolnak. A nemzeti jogalkotók kitértek a K+F tevékenység támogatására, a biogázzal kapcsolatos lakossági információra, de a nemzeti intézkedések elsősorban az adózási feltételeket, a hozzáférhetőséget és a támogatási rendszert érintik (KAPROS et al., 2009). Az EU tagországai egymástól nagyon különböző – politikai és gazdasági értelemben egyaránt – megújuló energia stratégiát készítettek arra vonatkozólag, hogy az uniós irányelv által megszabott határértékeket elérjék. Közvetlen összefüggés figyelhető meg a biogáz üzemek száma és a kormányok gazdaságpolitikája között. A biogáz ipar elsősorban azokban az országokban fejlett, ahol a kormányzat határozott célkitűzése a megújuló energiahordozók használata. Ezért ezek fokozott felhasználását és a környezetvédelmi célok megvalósítását célzott állami beruházások, adókedvezmények és jelentős támogatásokkal (pl. az érintett városok ingyenes parkolási lehetősége) ösztönzik (Németország, Ausztria, Dánia, Csehország). Más európai országokban, így Angliában és Franciaországban elvétve találni mezőgazdasági biogáz üzemeket, viszont nagyon fejlett a depónia-gáz hasznosítása és a szennyvíziszap rothasztása. Érdekességképpen 2009-2010ben Franciaországban jelentős kísérlet folyt a szennyvíziszapból előállított és tisztított biometán, mint gépjármű üzemanyag előállítására (Lille) és felhasználására, azonban a politika az elektromos gépjármű bevezetése és terjedése mellett tette le a voksát (BIOGAZ EUROPE, 2012). A magyar nagyvárosokban a biogáz hasznosítása nem terjedt el. Zalaegerszeg 2012-ben megpróbálkozott a helyben képződött szennyvíziszapból biometánt előállítani, amelyet a helyi víz- és csatornázási művek flottája (12 db személyautó), valamint a városi helyi tömegközlekedésbe beállított 1 db autóbusz használja fel. Kaposvár a cukorgyártól vásárolt biogázzal a városi fürdőt fűti. Számos tagország megteremtette a biogázból előállítható villamos energiatermelés kedvező anyagi feltételeit, kidolgozva a hálózatba táplálás technikai feltételeit. Ehhez megalkották a villamos energia átvételi rendszert, amelyhez az alapanyag, az üzemméret függvényében hozzárendelték az átvételi árakat. Több ország (Németország, Franciaország) fizet további speciális prémiumot a kisebb üzemeket előnyben részesítve. Ausztriában 2013-tól csökkentik a kötelező átvételi árat. Míg Ausztria, Németország és Hollandia az átvételi árban különbséget tesz a biogáz eredete szerint (szennyvíz, kommunális hulladék vagy mezőgazdasági hulladék), addig Franciaország, Olaszország és Spanyolország csak az üzemméret szerint különbözteti meg a biogáz üzemeket (7. táblázat). 7. táblázat Átvételi árak Európában
Szennyvíziszap Hulladéklerakó Mezőgazdaság 100KW Mezőgazdaság 1000 kW
Megjegyzés
Garantált évek száma
Ausztria
Németország
2012: 6 2013:5,94
5,89-6,79
8,121
28
8,87-14,50
7-9,6
2012: 5 2013: 4,95
5,89-6,79
8,121
28
8,87-14,50
na
2012: 19,6 2013: 19,5
25
9,745
28
8,87-14,50
19,2-30,8
8,121
28
8,87-14,50
19,2-30,8
üzemméret támogatás: 4,34 ec/kWh, prémium: 7,71 ec/kWh
kötelező átvétel vagy zöld tanúsítvány
15
20
15
10
2012: 13 2013:12,93
6 üzemméret támogatás: 3,4CHP erőmű 12,7 ec/kWh, hatásfoka alapanyag min. 60% s bónusz: 2,5-8 ec/kWh 10
Forrás: RES-LEGAL, 2012 44
20
Franciaország Olaszország euró cent/kWh
Spanyolország Hollandia
A legnagyobb eltérést az 1000 kW vagy afeletti mezőgazdasági üzemek villamos energia átvétele mutatja. Míg Németország 6 euró cent/kW árat fizet a betáplált villamos energiáért, addig Hollandia a legnagyobb átvételi összeget, 30,8 euró cent/kW is megadhatja. Ez is igazolja azt, hogy a biogáz stratégiai ágazat. Azok a tagállamok, amelyek már kiforrott gáz betáplálási rendszerrel rendelkeznek, a gázszolgáltatással kapcsolatosan saját határértéket állapítottak meg a betáplált gáz minőségére vonatkozóan (8. táblázat). 8. táblázat A tisztított biogáz paramétereire vonatkozó előírások Műszaki paraméter
A
D
F
Fűtőérték Wobbe szám
MJ/m3 MJ/m3
38,5-46,1 47,9-56,5
30,2-47,2 46,1-56,5
38,5-46,1 31,6-38,7 39,6-43,2 38,5-46,1 43,5-44,4 45,4-48,6
Metán Hidrogén Szénmonoxid
tf% tf% tf%
>96 4
5
6 2
12 1
Kén Víz
mg/m3 mg/m3
10
30
30
45
Sziloxán
mg/m3
<10
NL
S
>97 0,5 23 <32
5
Forrás: KAPROS-CSETE-SZUNYOG, 2009 Hazánkban kormányzati célkitűzésként szerepel a német modell alapján a biogázból nyert energia előállításának és felhasználásnak támogatása, a 2011 végén azonban megszűnt a Kötelező Átvételi Tarifa rendszer (KÁT), ami egyébként sem formailag, sem mértékében nem lett volna elégséges lényegi előrelépésre. 2012. január óta a KÁT utáni adminisztratív és financiális űrt a kormányzat nem tudta megszüntetni, jelenleg a biogáz üzemek által előállított villamos energia jövője kérdéses annak ellenére, hogy a szerződéses viszonyban lévő biogáz üzemek által előállított energiára vonatkozó átvételi ár meg lett határozva. A 2013. évre vonatkozó kötelező átvételi árak a 2012. évre vonatkozó árak és · a KÁTR 4. § (1) bekezdése alá tartozó termelők esetében a fogyasztói árindex (1,058), · a KÁTR 4. § (2) – (6) bekezdései alá tartozó termelők esetében a fogyasztói árindex egy százalékponttal csökkentett értékének (1,048) szorzataként alakultak ki. Ennek alapján a biogázból előállított villamos energia után 2013. január 1-től csúcsidőszakban 32,19 forintot, völgyidőszakban 23,24 forintot és mélyvölgy időszakban 12,13 forintot fizet az állam kWh-ként. A többi tagországgal történő összehasonlíthatóság érdekében, 295 HUF/€ árfolyamon számolva, átlagosan ez 7,6 euró cent/kWh átvételi árat jelent. A tagországok Nemzeti Megújuló Energia Cselekvési Tervét (NREAP) összehasonlítva megállapítható, hogy a jelentős biogáz termelői kapacitásokkal rendelkező Franciaország és a dinamikusan növekvő Dánia 2020-ig elérendő biogáz teljesítményként ambiciózus célokat fogalmazott meg, a 2010-es értékeknek mintegy négyszeresét (9. táblázat). Ugyanígy ugrásszerű, valamivel több, mint 300%-os növekedést kíván elérni Csehország is. Véleményem szerint az Egyesült Királyság, Olaszország és Németország szerint megfogalmazott célok sokkal reálisabbak, azok biztosan teljesíthetőek a vállalási időszakon belül. Ugyanakkor Ausztria és Svédország alulértékelte gazdasági és környezetvédelmi lehetőségeiket, vagy egyszerűen óvatosan közelíti meg a 2020-ig teljesítendő, az NREAP-ban vállalt kötelezettségeket és a biomassza felhasználás helyett egyéb megújuló energiaforrások fejlesztésére (szélenergia) koncentrál. 45
9. táblázat Az európai biogáz termelés jövője a Nemzeti Megújuló-energia Cselekvési Tervek szerint Jelentősebb biogáz termelők Európában
Csehország Dánia Franciaország Olaszország Egyesült Királyság Németország Ausztria Svédország
Biogáz termelés 2010 GWh 1 510 1 165 3 300 5 360 4 500 43 500 1 870 1 360
Biogáz termelés (NREAP) 2020 GWh 5 282 4 325 12 023 9 484 8 887 73 240 1 840 1 272
Növekedési faktor 2010-hez képest 3,5 4 4 2 2 1,7 1 1
Forrás: tagállami NREAP alapján Saját összeállítás, 2012 Míg a biogázból előállított villamosenergia-termelés évről évre növekszik, a biogázból előállítható biometán hajtóanyag, az abban rejlő lehetőségek még nem kaptak kellő figyelmet. Az európai lakosság nagy része nem is tudja, hogy gázüzemű gépjárművek régóta léteznek, ezek biohajtóanyaga jelentős szerepet játszhatna a fenntartható közlekedésben. Egyedül Svédországban alakult ki és nyert teret a biometán hajtóanyag piaca (AEBIOM, 2010). 2.4.1 A német biogáz-vertikum Németország minden kétséget kizáróan a legnagyobb biogáz termelő Európában, úgy a növénytermesztési és állattenyésztési hulladékok feldolgozásából előállított biogáz, mint a szennyvíztisztításból keletkezett gázhasznosítás tekintetében. Biogáz előállítási modellje a mezőgazdasági és állattenyésztési telepek közelében létesült kisméretű biogáz üzemeken alapul, amelyek az ország biogáz előállításának mintegy 70%-át adják. A fejlett német biogáz ipar alapanyagait elsősorban az energianövények és a hígtrágya jelentik. A német szabályozási környezetet – az uniós direktíván túlmenően – a 2012-re átdolgozott és hatályba lépő Megújuló energia törvény adja (Erneuerbare Energien Gesetz, EEG). A törvény magas elérendő értékeket fogalmaz meg a megújuló energiák felhasználása terén. 2020-ig a teljes elektromos energiafogyasztáson belül a megújuló energiahordozók arányát 35%-ra, a nemzeti energiafogyasztáson belül 18%-ra tűzi ki. A céldátum után is dinamikus növekedést irányoz elő, 2050-ig elérve a teljes elektromos energiafogyasztáson belüli 80%-os részesedést. A törvény egyértelműen kimondja a megújuló energiákból előállított villamos energia szükségességét, szemben a fosszilis energiahordozókból nyert villamos energia helyett, amely megújuló alapú villamos energia előállítását vonzó gazdasági prémiumokkal, valamint a hálózati kapcsolódás könnyítésével ösztönzik. Ezen túlmenően a helyi hatóságok előnyben részesítik azokat a szolgáltatókat, amelyek a hálózatukon megújuló energia szállítását és elosztását biztosítják (BUNDESNETZAGENTUR, 2012). Meg kell jegyezni, hogy az üzemeknek jutatott támogatás mértéke 2011-ben sem érte el a többi tagország biogáz támogatásának átlagát, ezért az új, 2012. január 1-től hatályba lépett törvény a támogatások mértékét jelentősen megemelte a beruházások körének szélesítése mellett. A biogáz üzemek számának 2010-2012 között tapasztalható ugrásszerű
46
emelkedése a helyi és a regionális hatóságok által nyújtott biogáz támogatásoknak és kedvezményeknek, valamint a felhasználást ösztönző marketingnek volt köszönhető (24. ábra). 9000
3500 2904 2291
8000
3000
2500
1377
6000
1271
2000
5000 650
4000
1100 1500
390
3000
1000 2000 500
1000
20 11 Pr o gn 20 óz 13 is Pr og nó zi s
20 10
20 09
20 08
20 07
20 06
20 05
20 04
20 03
20 02
20 01
20 00
19 99
19 98
Beüzemelt elektromos teljesítmény
20 12
Biogáz üzemek száma
19 97
19 96
19 95
19 94
0 19 93
0 19 92
Elektromos teljesítmény (MW)
1893
7000
Biogáz üzemek száma
3185
Forrás: FACHVERBAND BIOGAS e.V, 2012. 24. ábra Németország: Biogáz üzemek számának alakulása és a beüzemelt elektromos teljesítmény növekedése (MW) Az EEG alapján nyilvánvaló, hogy a legnagyobb biogáz előállító Németország olyan megújuló energia politikát folytat, amelyben mind a biogáz előállító üzemet, mind pedig az elosztó hálózat üzemeltetőjét is premizálja. Németország biogáz üzemeknek nyújtott támogatásai: Az EEG hatálya alá tartozó létesítmények üzemeltetőit optimális piaci támogatással ösztönzik arra, hogy létesítményeiket piacorientált módon üzemeltessék. Az ösztönzésbe az EEG hatálya alá tartozó összes létesítményt bevonják. 2014-től kezdődően a 750 kW és annál nagyobb kapacitású új biogáz üzemekre kötelezően érvényes a piaci jutalék. A szűkebb értelemben vett piaci jutalék a létesítménynek megfelelő díjazás és az utólag meghatározott havi tőzsdei átlagár közötti különbözet. Ez utóbbit a szél- és fotovoltaikus (PV) energiával termelt áram esetén egy olyan, a konkrét technológiára vonatkozó értéktényezővel korrigálják, amely tükrözi a tőzsdén érvényes mindenkori piaci értéket. Ezen túlmenően igazgatási jutalékkal kompenzálják többek között az előrejelzésekből eredő hibák kiegyenlítésének költségeit. A "rugalmassági jutalék" célzottan támogatja azokat a beruházásokat, amelyek a biogáz üzemek piacorientált villamosenergia-termeléshez való képességét mozdítják elő. Ez a bevezetésre kerülő jutalék mind az új, mind a meglévő létesítményekre vonatkozik, ahol nagyobb gáztárolókat és generátorokat kívánnak beüzemelni, amelynek köszönhetően mintegy 12 órával eltolható a villamosenergia-termelés. A tárolóknak a hálózati díjak alóli mentesítésével, valamint egy, a szakpolitikai területek között szervezett, tárolókkal kapcsolatos kutatóprogrammal – demonstrációs erőműveket is beleértve – a tárolók fejlesztését támogatják. Ebben az összefüggésben vizsgálják a tárolók iránti jövőbeni szükségletet, a megfelelő keretfeltételeket, valamint a hagyományos és az új tárolási technológiák (pl. szivattyús energia-tárolás) megvalósításával kapcsolatos problémákat is. 47
A „zöldáram-kedvezmény” érvényben marad (2 euró cent/kWh). Ezzel párhuzamosan, kiegészítésképpen bevezetik az időszakosan megújuló energiaforrások minimum 20 százalékos részarányát. A kiegyenlítő villamosenergia-piacokon való részvétel az EEG hatálya alá tartozó létesítmények számára csak a közvetlen értékesítés keretében (pl. piaci jutalék, zöldáramkedvezmény) lehetséges. Arra irányuló ösztönzést léptetnek életbe, hogy az új létesítmények elhelyezésének kiválasztásakor a hálózati helyzetet is figyelembe vegyék. Eszerint leszabályozás esetén, a kártérítések arányát 95%-ra korlátozzák. Egyúttal a szabályozásnak az éves bevételek maximum 1%-ára korlátozás révén biztosított marad a beruházás biztonsága.
A németországi biogáz előállításra vonatkozó aggályokat SCHUMACHER (2012) fogalmazott meg tanulmányában, amelyben rámutat, hogy Európában a feleslegként jelentkező kukoricamennyiség egyik felvevő piaca a bioetanol gyártás lehet, másik a biogáz ipar, hiszen a biogáz üzemek is gyakran használnak kukoricát az állati trágya mellett. Mindez Németországban a kukoricaterületek gyors növekedéséhez vezetett. Mivel a biogáz üzemeket a szállítási költségek optimalizációja miatt az alapanyag termőterület közvetlen szomszédságába telepítik, a biogáz üzemek számának növekedésével egyre több kukorica alapanyagra van szükség, amelyet Oldenburger Muensterland tartományban csak a gyümölcsösök kárára lehetett előállítani. A növekvő kukoricaterület a biológiai sokféleségre, a tájképre, valamint a rekreációs lehetőségekre nézve kedvezőtlen hatást gyakorolt. A német szövetségi „Természetvédelmi törvényben” (Bundesnaturschutzgesetz), valamint a Biológiai Sokféleség Nemzeti Stratégiájában (Nationalen Strategie zur biologischen Vielfalt) nevesítik a tájkép fenntartására vonatkozó elvárásokat. Céljuk ökológiailag hatékony intézkedések mentén a tájkép fenntartása, amelyhez kárenyhítési és kompenzációs juttatásokat biztosítanak. Ennek értelmében 2011-től silókukoricára alapozott biogáz üzemek nem telepíthetők Németországban (DVL, 2013). 2.4.2 Az osztrák biogáz-vertikum A biogáz ausztriai modellje a szektor optimális fejlődését mutatja. Biogáz előállításával és felhasználásával 2000-ben kezdtek foglalkozni. A biogáz üzemeket fejlett, illetve már kiforrott technológiával szerelték fel, ezzel egy időben fejlődött a hulladékból és a szennyvíziszapból előállított biogáz felhasználása (HOPFNER-SIXT, 2010). A biogázra, illetve biometánra vonatkozó osztrák jogi keretek Kormány határozat (OVGW G31 és G33), illetve minisztériumi „Klíma aktív” program formájában fogalmazódnak meg. Ugyanakkor a gázhálózatba bevezetett biometánra vonatkozó egyértelmű ösztönző rendszer hiányzik (INTELLIGENT ENERGY EUROPE, IEE, 2012). 2002-ben, a Zöld Villamos Energia (Ökostromgesetz) törvénnyel egy új tarifa és ösztönző rendszert és ehhez kapcsolódóan a nem teljesítésre vonatkozó szankciókat vezettek be országos szinten, ami a biogáz üzemek számának ugrásszerű növekedéséhez vezetett (25. ábra).
48
250
400 200
350 300
150
250 200
100
150 100
Biogáz üzemek száma
Elektromos teljesítmény (MW)
450
50
50 0
0 2001
2002
2003
2004
2005
2006
Beüzemelt elektromos teljesítmény
2007
2008
2009
2010
Biogáz üzemek száma
Forrás: ENERGIE-CONTROL, 2012 25. ábra Ausztria: Biogáz üzemek számának alakulása és a beüzemelt elektromos teljesítmény növekedése (MW) Ausztriában a kombinált hő- és villamos energia technológiájú (Combined Heat and Power, CHP) erőművek biomassza elgázosításával termelnek rendkívül hatékonyan és olcsón villamos- és hő energiát. A fogyasztás helyén a biogáz nagyobb összhatásfokkal alakítható át a szükséges energiaformára, mint a biogáz villamos energiatermelés céljából történő átalakítása során; az elégetésre ugyanis ott kerül sor, ahol a hőre szükség van; a villamos energiatermelés ott történik, ahol villamos energiára és hőtermelésre, illetve hűtésre van szükség. A biomassza CHP erőművek alapját az Ausztriában elterjedten használt fagáz generátor jelentette. Eredetileg arra a célra hozták létre, hogy kiterjedt válság időszakában az üzemanyaghiány hatásait mérsékelni tudják, illetve fenntartható legyen a mobilitás akkor is, ha kőolajszármazékok beszerzése lehetetlenné, vagy nagyon nehézzé válik. Az erőmű külön előnye, hogy a működéséhez felhasznált villamos energia nagyon alacsony, mindössze 5-8%-a a termelt energiának (GREENPEACE, 2011). A biomassza erőműveket ott hozták létre, ahol rendelkezésre áll nagy mennyiségű biomassza hulladék, az osztrák legelők és szántóföldek közelében (26. ábra). Ez a technológia összehasonlítva egyéb erőművekkel a bekerülési költség alacsonyabb szintje miatt igen versenyképes. A berendezést biztonságosan és megbízható módon lehet működtetni, a karbantartási és javítási munkálatok hasonlóak, mint a hagyományos dízel generátoroknál. Ezeken a területeken a biogáz hozzájárul az energiahatékonyság növeléséhez, mivel a biogáz energiatartalmának nagy része a viszonylag kicsi szállítási távolság miatt veszteség nélkül szállítható el a fogyasztóhoz.
49
Biomassza fűtés Biomassza CHP erőművek
Forrás: BIOMASSE-VERBAND, 2012 26. ábra Osztrák CHP biomassza erőművek elhelyezkedése Mivel az osztrák biogáz ágazat növekedését példaként hozzák fel Európában, célszerű megvizsgálni a biogáz üzemek ellátásához szükséges alapanyagokra vonatkozó referenciahozamot (10. táblázat). Ausztriában külön vizsgálatot végeztek az állattenyésztési ágazaton belül. Ennek eredménye, hogy a tehén trágyából előállított biogáz mennyisége és az abból termelt elektromos teljesítmény kiugróan a legmagasabb az összes alapanyag közül. A növényi alapanyagokat illetően itt is bebizonyosodott, hogy a kukorica (silókukorica), illetve lucerna értékei bizonyultak legjobbnak. 10. táblázat A biogázra vonatkozó referenciahozamok Ausztriában
m3 biogáz/nap kWel. kWel/év
100 tehén
100 hízó marha
210 17 150 000
60 5,3 46 000
1 hektár 1 hektár 100 100 1 hízósertés tenyészkoca hektár silókukorica (18t lucerna (14t legelő TS) TS) 15 20 14 32 20 1,2 1,9 1,2 2,5 1,5 10 500 16 500 10 000 21 000 13 500
Forrás: BIOMASSE-VERBAND, 2012 2006-ban az osztrák biogáz addig töretlen fejlődése megállt, stagnálni kezdett, ami mind a beüzemelt üzemek számában, mind pedig a beüzemelt villamos energia teljesítményben megmutatkozott. Ennek egyik oka a biogáz üzemek hatékonyságának hiánya, a másik az osztrák betáplálási rendszer problémája, amelynek megoldása az elmúlt években a tudományos élet szereplőit foglalkoztatta. Érdekes megállapítást tett KIRCHMAYER (2010) az osztrák biogáz üzemek hatékonyságára vonatkozóan, mikor bemutatta, hogy a 2009-ben a földgáz hálózatba betáplált biogáz mennyisége (918 000 m3) az összes gázfogyasztásnak (9,5 milliárd m3) csak 0,01%-át képes helyettesíteni. Az osztrák biogáz beruházások stagnálásának ellenére még számos elkezdett és be nem fejezett biogáz projekt fut Ausztriában, ebből kettő a biogáz előállításon belül biometán, azaz a gépjármű hajtóanyag gyártásával fog foglalkozni. A két új üzemmel együtt Ausztriában összesen 11 biogáz üzem fog CBG-t előállítani 2013. végére. Az osztrák Szövetségi Környezetvédelmi Hivatal (Umweltbundesamt) által kiadott tanúsítvánnyal rendelkező biogáz üzemek a biometánt az általános földgáz-hálózatba táplálhatják be, vagy alternatív üzemanyagként értékesíthetik. A jelenleg működő 9 biogáz tisztító üzem elhelyezkedését, 50
az általuk alkalmazott technológiát és az üzem biometán előállítási kapacitását szemlélteti a 11. táblázat. Az osztrák Energia Ügynökség kampányok keretében hirdeti a sűrített földgáz (CNG) és a sűrített biometán (CBG) üzemanyagokban rejlő lehetőségeit a környezetvédelem, ezen belül az ÜHG csökkentés, a környezetszennyezés csökkentése, és az energiatakarékosság területén. Ugyanis a tisztított „nemesített” földgáz minőségűre javított biogáz (biometán) – üzemanyagként felhasználva (CBG) – más megújuló energiahordozókhoz viszonyítva kiugró értékeket képes elérni. A biometán tüzelőanyag használatával a gázüzemű jármű akár 1 360 MWh utaskilométerenkénti többletteljesítményre képes (PUCKER et al., 2010). 11. táblázat Biogáz tisztítók Ausztriában Helység Pucking Bruck an der Leitha Margarethen am Moos Eugendorf Schwaighofen Leoben (leállítva) Engerwitzdorf Asten/St. Florian Wiener Neustadt
Indítás éve 2005 2007 2007 2007 2008 2010 2010 2010 2011
Alkalmazott Kapacitás technológia (m3/h) adszorpciós nyomás 6 membrán 100 membrán 35 adszorpciós nyomás 40 adszorpciós nyomás 18 amin abszorpció 80 amin abszorpció 125 vizes tisztítás 380 membrán 130
Forrás: EUROPEAN BIOGAS ASSOCIATION, 2012 Ausztriában a biometán, mint üzemanyag széleskörű használatának elterjedéséhez a megfelelő tankolási infrastruktúra kialakítása mellett a jelenleginél jóval több metángáz hajtású járműre lenne szükség. A Szövetségi Környezetvédelmi Hivatal által 2012-ben készített, a jelenleg működő biometán üzemek által előállított mennyiségre alapozott számításból kiderül, hogy a megtermelt biometán mennyisége (2,055 TWh) nagyjából 2 794 millió utaskilométernek felel meg. Ez a mennyiség az osztrák gépjárművek által megtett összesen 94 420 millió utaskilométernek 2,9%-át teszi ki évente. 2.4.3 A biogáz alkalmazása a gépjárműhajtásban Ahogyan a biogáz tisztításával a földgáz helyettesítésére alkalmas energiahordozó, gázvezetéken keresztül szállítható és felhasználható, úgy gépjármű meghajtására is alkalmassá tehető a biometán. A biogáz tisztítására számos technológia létezik, a biogáztisztítók választását befolyásolhatja az alap (tisztítatlan) biogáz mennyisége és minősége, a biogáz alapanyaga, a biometán elvárt minősége (ami országonként különböző lehet) valamint a biometán felhasználási módja. A tisztítás eredményeképpen képződött gáz nagyrészt metánból, kisebb részben széndioxidból áll. A szeparáció során a széndioxidot és az egyéb mellék összetevőket (O2, N2, H2S, NH3) leválasztják (ezáltal nő a metán gáz hőértéke). A technológiai folyamat következő lépése a gáz szárítása, majd a megfelelő nyomásszintre történő komprimálása. Mivel a membrán technológia széles körben kínál elválasztási lehetőségeket sok helyen alkalmazható, többszörös membrán lépcsőket is be lehet iktatni, ezért a biogázból történő biometán előállítás folyamatábráját a gázpermeációs membrán-technológián keresztül mutatom be (27. ábra). A biogáz tisztításához olyan membránokat kell felhasználni, amelyek áteresztik a szén-dioxidot, a vizet és az ammóniát. A kén-hidrogén, az oxigén és a nitrogén csak meghatározott mértékben képes áthatolni a membránon, a metán csak egy igen kis mennyiségben. A sűrítést követően a nyers biogázt lehűtik, szárítják és eltávolítják az ammóniát.
51
Forrás: TUW, 2012 27. ábra Gázpermeációs membrán technológia folyamatábrája A kompresszor (28. ábra) hulladék hőjét felhasználva, a maradék kén-hidrogén eltávolítása vas-, ill. cink-oxiddal történő adszorpcióval történik. A folyamat végén a gáz, egy vagy többlépcsős gázpermeációs egységbe kerül (TUW, 2012).
A biogáz, mint üzemanyag felhasználására 2 különböző változat létezik: - Sűrített biogáz (Compressed Biogas, CBG) a CNG helyettesítésére - Folyékony biogáz (Liquid biogas, LBG) az LPG helyettesítésére
28. ábra Biogáz kompresszor A CBG majdnem kizárólag könnyű gépjárművek hajtására alkalmas, környezetével azonos 2 hőmérsékletű, megközelítőleg 200 kg/cm nyomás alatti üzemanyag (29. ábra). A könnyű járművek esetén a CBG fogyasztás mintegy 6-8 m3/100 km, míg a nehéz gépjárművek esetén ez 25-35 m3/100 km is lehet, amely már megegyezik a könnyű járművek benzin, illetve a nehéz járművek gázolaj fogyasztásával. 1 m3 CBG 200 m3 sűrítés nélküli biometánnak felel meg.
29. ábra Biogáz tartály (95 százalék CH4) 52
Az LBG ugyanolyan gáz, mint a CBG, csak folyékony állapotú, így térfogata harmada a CBG-nek (600-szor kisebb, mint a sűrítés nélküli biometán). A tárolás helyigénye és a befogadó tank kapacitás tekintetében kétség kívül jelentős előnnyel bír a CBG-vel szemben. Hőmérséklete közel 160oC, könnyű és nehéz gépjárművek hajtására egyaránt alkalmas. Ennek alapján kijelenthető, hogy a technikai és fizikai paraméterek a folyékony biogáz előállítását ösztönzik, ugyanakkor a jelenlegi gépjárműpark a CBG befogadására képes. A biometán előállítás termékeit 3 csoportba lehet sorolni, ezek az előállítás és tárolás során alkalmazott nyomásban és hőmérsékletben különböznek egymástól, amelynek fényében halmazállapotuk is különböző (12. táblázat). 12. táblázat A biometán felhasználása a gépjárműhajtásban, a CBG, LBG, CLBG közötti különbségek A biometán felhasználása a gépjárműhajtásban Folyamat
Az előállítás során
Paraméter egység
Üzem
Szállítás
CBG
Nyomás kg/cm2 200 200 Hőmérséklet oC környezet környezet
LBG
Nyomás kg/cm2 Hőmérséklet oC
légköri -160
CLBG
Nyomás kg/cm2 Hőmérséklet oC
légköri -160
Raktározás
A gépjárműben Üzemanyag Üzemanyag feltöltés tank
Motor
200 környezet
200 környezet
200 környezet
munka motor
légköri -160
légköri -160
légköri -160
légköri -160
munka motor
légköri -160
légköri -160
200 környezet
200 környezet
munka motor
Forrás: IEA Bioenergy, 2009 A gázüzemanyagok magas oktánszámuk miatt nem tartalmaznak kopogás gátló adalékanyagokat. A gáz halmazállapotú hajtóanyag tökéletesen elkeverhető a motorba jutó levegővel. A legjelentősebb előny, hogy az autógázok egyszerű szénhidrogén vegyületeket tartalmaznak, nem úgy, mint a hagyományos üzemanyagok. A sűrített földgáz és a biometán döntő része metán, (CH 4) amely a legegyszerűbb szénhidrogén vegyület. A felsorolt tulajdonságok miatt az autógáz tökéletesebben ég el, mint a hagyományos üzemanyag (30. ábra). A kipufogógáz kevesebb rákkeltő hatású, policiklikus aromás vegyületet tartalmaz. A nitrogénoxid (NOX) kibocsátás 20-40 százalékkal, a szénmonoxid (CO) 60-90 százalékkal, a szénhidrogén (CH) 40-60%-kal kevesebb, mint benzinüzemben. A tökéletesebb égés következtében szilárd részecskék (PM) a gázüzemű autók kipufogógázában nem találhatóak. A benzin üzemhez képest a légkörbe jutó káros anyag mennyisége, különösen a régebbi típusú karburátoros autók esetében csökken jelentősen. A gázlevegő jobb keveredési tulajdonságainak köszönhetően az olajfogyasztás lecsökken, az olajcsere periódusa megduplázódik, ennek következtében kevesebb fáradt olaj keletkezik. A gázüzemanyagoknak környezetvédelmi szempontból előnyös tulajdonságai még szabályozott keverékképzésű katalizátoros járműveknél is igazolhatók. Különösen előnyös az autógázok viszonylag magas hidrogén tartalma (FIAT, 2012).
53
30. ábra Biogáz töltőállomás Németországban A biometán, mint üzemanyag jelenlegi ismereteink szerinti további előnye: mivel a CNG és a CBG technikai paraméterei szinte ugyanolyanok, ezért a már meglévő földgáz töltőállomások használhatók biometán töltésére, a biometán hajtóanyag egyenértéke 1,4-szer nagyobb, mint fosszilis megfelelőjének, az egy hektár területről származó alapanyagból készített biometán nagy üzemanyag egyenértékű teljesítményt tesz lehetővé, a biometán képes csökkenteni az egységnyi földterületért folyó versenyt, helyt adva az élelmiszertermelés alapanyagainak, a biometán kedvező égési tulajdonságainak köszönhetően akár 80 százalékkal is csökkenthető a légkörbe bocsátott nitrogén-oxidok és a reakcióképes szénhidrogének mennyisége a fosszilis benzinhez és gázolajhoz képest (AEBIOM, 2010), felhasználásának jövedelmezősége a fosszilis hajtóanyag felhasználással szemben egyértelmű, a biometán üzemű gépjárművek fokozatos terjedésével javul az ezeket kiszolgáló infrastruktúra, kényelmesebbé és elérhetőbbé válik ezek használata. A gépjárműhajtásra szolgáló biometán kihívásai: Mivel a gázüzemanyag fűtőértéke alacsonyabb így azonos feltételek mellett a gépkocsi motorjának teljesítménycsökkenése 5%-on belül van. Tehát azonos teljesítmény eléréséhez több üzemanyagra van szükség gázüzemben, mint benzinüzemben. Ez mintegy 10-15%-os fogyasztásnövekedést jelent literben számolva. A túlfogyasztás mértéke pozitív és negatív irányban is jelentősen függ a motor állapotától, főleg a gyújtórendszer tekintetében és a vezetési stílustól is. Az autógáz kedvező árának köszönhetően esteleges további felhasználást ösztönző támogatások bevezetésével jelentős üzemeltetési költségmegtakarítás realizálható hazánkban, A fosszilis üzemanyagokhoz képest a biometán jelenleg hátrányban van az elosztó rendszere és a kiépítetlen töltőállomás hálózat miatt, A meglévő autópark jövőbeni fokozatos adaptációja szükséges, amellyel a könnyű és nehéz gépjárművek alkalmassá tehetők a biogáz felhasználására. A biogáz biometán formájában történő felhasználása a fentebb leírtak ellenére is ígéretes jövőnek mutatkozik, amellyel a Megújuló Energia irányelvben 2020-ra megfogalmazott 10%-os bioüzemanyag felhasználás biztosítható. A 31. ábra szemlélteti a 2020-ra Európában elérendő 10%54
os bioüzemanyag felhasználását a biohajtóanyagok megoszlása szerint a fosszilis üzemanyag használat százalékában. Az előrejelzésből látható, hogy a biodízel és a bioetanol felhasználása 2008-tól kezdve dinamikusan növekszik, csúcspontját 2014 körül éri el. Ugyanakkor a növekvő biometán felhasználás 2020-ra lényegében eléri a bioetanol és biodízel mennyiségét.
Egyéb Biometán Bioetanol Biodizel
Forrás: AEBIOM, 2008 31. ábra Az EU 2020-ra elérendő bioüzemanyag felhasználásának összetétele A biomasszából előállítható bioüzemanyagokat megvizsgálva arra a következtetésre jutottam, hogy a biometán az egyetlen olyan biomassza termék, amely semmilyen érdekcsoportnak, illetve többek között az élelmezés-, a csomagoló-, a takarmányipar érdekeit sem sérti, sőt jelentősen hozzájárul a környezetbiztonság, így a környezetvédelem fenntartásához.
55
56
3. ANYAG ÉS MÓDSZER Disszertációm elkészítése során Európa és hazánk energiafüggőségének csökkentési lehetőségeit vizsgáltam a biomasszából származó megújuló bioüzemanyagok – ezen belül az első generációs bioetanol és biodízel, valamint a hulladékból, illetve szennyvízből előállítható biogáz – alkalmazásával az élelmezés-, takarmányozás- és környezetbiztonsági, valamint gazdaságossági szempontokat figyelembe véve. Ehhez kapcsolódóan elemeztem az EU27 és Magyarország fosszilis üzemanyag függőségét a rendelkezésre álló kereskedelmi adatok alapján. Összefoglaltam az Európa 2020 Stratégiának a közlekedésben felhasználandó megújuló üzemanyagokra vonatkozó főbb elvárásait, illetve Magyarország ezzel kapcsolatban tett vállalásait, hiszen ezek a vállalások kötelező érvényűek, be nem tartásuk büntetést von maga után. Ebből kifolyólag nagymértékben befolyásolja az ország 2020-ig terjedő időszakra vonatkozó bioüzemanyag-politikáját. 3.1 ALAPADATOK FORRÁSA A globális energia-előállításra és energia-fogyasztásra, valamint a globális gabonatermelésre és etanol előállításra vonatkozó feldolgozott adatok jelentős része nemzetközi energiaügynökségek (International Energy Agency, IEA; Energy Information Administration, EIA) és az F.O.LICHT statisztikáiból származik, a hosszú távú prognózisok elemzésénél az U.S. Department of Agriculture (USDA) dokumentumaira hagyatkoztam, melyek a szervezetek honlapján, angol nyelven elérhetőek. A bioüzemanyagok az európai közlekedési ágazatban történő használatára vonatkozó adatait az alábbi forrásokból nyertem:
Environmental Protection Agency (EPA)
European Biomass Association (AEBIOM),
European Biodiesel Board (EBB),
EUROBSERVER,
EUROSTAT,
ENSZ Élelmezésügyi Szervezete (FAO)
F.O.LICHT
TECHNISCHE UNIVERSITÄT WIEN (TUW)
Központi Statisztikai Hivatal (KSH)
A bioüzemanyagok hazai lehetőségeivel kapcsolatosan viszonylag kevés átfogó tudományos közlemény született, így a magyar példák bemutatásánál elsősorban a POPP-POTORI (2011) szerkesztésében kiadott biomassza könyvet és SOMOGYI (2012) Ph.D értekezés adatait tekintem mérvadónak – azaz szekunder forrásként használtam fel. A biogáz célzott helyzetelemzésének vizsgálatánál az adatokat az országos energiaügynökségektől vagy szakmai szervezetektől beszerezhető alapadatokból kalkuláltam. A következő meghatározó statisztikai forrásokra támaszkodtam:
FACHVERBAND BIOGAS - német adatok,
ENERGIE-CONTROL – osztrák adatok,
BIOMASSE-VARBAND – osztrák adatok,
KSH és MAGYAR ENERGIA HIVATAL – magyar adatok, 57
MAGYAR BIOGÁZ EGYESÜLET – magyar adatok.
Mivel eltérő, gyakran egymásnak ellentmondó adatokkal találkoztam a működő biogázüzemek számának, az általuk termelt elektromos energia vagy hőenergia mennyiségének tekintetében, ezért TIHANYI et al. (2012) számítási metodikája alapján becsültem az országban felhasznált biogáz maximum teljesítményét, hogy azt össze tudjam hasonlítani az ország fosszilis földgáz felhasználásával. Ezen túlmenően a 2011. évi biogáz mennyiségi adat még nem áll rendelkezésre. Magyarországon nem folynak a biogáz előállítás céljára szolgáló mezőgazdasági eredetű élelmezési és energetikai célt szolgáló alapanyagokra vonatkozó összehasonlító kutatások, ezért a németországi triesdorfi mezőgazdasági tanintézet, a LANDWIRTSCHAFTLICHEN LEHRANSTALTEN (LLA) méréseinek eredményét vettem alapul. Az LLA által vizsgált mintegy 25 féle energianövény közül azt a négyet választottam ki, amelyek hazánk agroökológiai adottságainak megfelelően itthon is termeszthetők, mérési eredményeit pedig a biogáz előállításához használt, referencia alapanyagként számon tartott kukoricához viszonyítottam. A „Szarvasi-1”energiafű gazdaságossági vizsgálatakor a vállalkozásra vonatkozó CBA elemzés input adataihoz primer adatokat használtam fel, amelyek a BIKAZUGI MEZŐGAZDASÁGI NONPROFIT KFT-től származnak. Az önköltségi és a piaci árak összehasonlítása érdekében piackutatás végeztem, amelyben a mezőgazdaságban alkalmazott szolgáltatási árakat vizsgáltam. A piackutatásból származó összehasonlító adatokat a VM Pétervásárai Mezőgazdasági Szakképző Iskolája, a Vásárhelyi RÓNA Kft, valamint a Mezőgazdasági Gépesítési Intézet adta. A silókukoricára vonatkozó adatokat szintén egy releváns művelést folytató mezőgazdasági cég, a PÁLHALMAI AGROSPECIÁL KFT bocsátotta rendelkezésemre. Így a silókukorica termesztési és biogáz alapanyagként történő tárolásának költségeit, valamint a biogáz alapanyagként történő értékesítéséből származó bevételeket primer adatok feldolgozásából nyertem. A „Szarvasi-1” energiafűhöz hasonló CBA számítást végeztem a silókukorica vonatkozásában is, hogy a jelenérték, a megtérülés és a fajlagos költség tekintetében a két biogáz alapanyag relevánsan összehasonlítható legyen. A biometán városi felhasználására vonatkozó nemzetközi adatok tekintetében az Európai Unió finanszírozásában megvalósuló „soft”, azaz tudásalapú projektet –BIOGASMAX- vettem kiinduló pontnak (RTD Contract: 019795), ahol a projektben részt vevő városok a biogáz összetétel és az előállítható hajtóanyag minősége alapján alkották meg a városra vonatkozó biometán alkalmazási modelljüket. A tanulmány eredményeiből kiindulva vizsgáltam meg Budapest erre vonatkozó lehetőségeit. Budapest Főváros érdekeltségébe tartozó cégek, mint például a Fővárosi Csatornázási Művek (FCSM), Budapesti Közlekedési Központ (BKK), illetve a Budapesti Közlekedési Vállalat (BKV) által rendelkezésemre bocsátott alapadatai, a MAN Hungary Kft által a CNG buszokra megadott aktuális ár- és emissziós adatok, valamint a ZALAVÍZ Rt által közölt referenciaadatok segítségével végeztem számításokat. Mivel az FCSM és a ZALAVÍZ adatai üzleti titoknak minősülnek, a BKV pedig konkrét, járműtípusra vonatkozó üzemanyag-fogyasztási és emissziós adatokkal nem rendelkezik, ezért a budapesti lehetőségek számszerűsítése becsléseken alapul. A vörösiszap katasztrófa sújtotta kolontári területen folytatott kármentesítés fitoextrakcióra és megújuló energia-termelés egyesítésére vonatkozó vizsgálataimat az EÖTVÖS LÓRÁND TUDOMÁNYEGYETEM, NÖVÉNYÉLETTANI ÉS MOLEKULÁRIS NÖVÉNYBIOLÓGIAI TANSZÉKÉVEL közösen a BIKAZUGI MEZŐGAZDASÁGI NONPROFIT kft telepén és az egyetem laboratóriumában végeztük, amelyben a „Szarvasi-1” energiafű azon képességeit vizsgáltuk, hogy a növény képes-e és milyen mértékben tolerálni a nehézfémeket, a növényben felhalmozódott nehézfém koncentrációt egyszeres és többszörös nehéz-fém kezelés esetén.
58
3.2 Kutatási módszerek Kutatómunkám célkitűzéseivel kapcsolatban feltett Miért? Mit? Mikor? Hol? és Hogyan? kérdések komplex megválaszolására törekedtem a „Szarvasi-1”energiafű a megújuló energiatermelésben betöltött helyének vonatkozásában. A kitűzött cél elérésével kapcsolatosan megfogalmaztam kutatási hipotéziseimet, amelyek bizonyítása egymásra épülve adják meg a doktori értekezésem felépítését, szerkezetét. Kifejtettem és megmagyaráztam a vizsgálandó fogalmakat, amelyek a fenntartható fejlődésre, a megújuló energiákra és a bioüzemanyagokra vonatkoznak. A vizsgálati kört először széles spektrumban fogalmaztam meg, majd koncentrálva disszertációm címére, bemutatom a „Szarvasi-1”energiafűben rejlő lehetőségeket. Ennek ismeretében a kutatás célkitűzéseinek megfelelően összegyűjtött alapadatokat elemeztem. A kitűzött vizsgálati célok eléréséhez szekunder adatokból dolgoztam, ennek értelmében feldolgoztam a megújuló energiához kapcsolódó hazai és nemzetközi szakirodalmat. A disszertációm elkészítése során 94 különböző hazai és nemzetközi tudományos publikációt és szakirodalmat dolgoztam fel, beleértve a nemzetközi és hazai szervezet honlapján található statisztikai adatokat is. A szakirodalom feldolgozása során arra törekedtem, hogy a legfrissebb tudományos eredményeket és a széles körű nemzetközi adatbázisra épülő összefüggéseket vizsgáljam, mivel a megújuló energia felhasználásával, a bioüzemanyagok fejlődésével kapcsolatban folyamatosan újabb és újabb eredmények látnak napvilágot. Az első generációs bioüzemanyagok és a biogázhoz kapcsolódó szakirodalom feldolgozásakor dokumentumelemzést, komparatív elemzéseket végeztem. A disszertációban megfogalmazott kutatási területekre vonatkozó dokumentumelemzés során jelentős mennyiségű szakmai publikációt, jogszabályt és technológiai leírást tekintettem át, elsősorban a szakmai forrást adó kutató és a jogszabályt megalkotó ország eredeti nyelvén, többségében német és angol nyelven. Ezen túlmenően a biogáz tekintetében feldolgoztam a hazai és a jelentős biogáztermelő országok megújuló energiára vonatkozó, az Európa 2020 stratégiával kapcsolatos dokumentumait (Nemzeti Megújuló-energia Cselekvési Tervek). A bioüzemanyagokra vonatkozó szakirodalom elemzése kapcsán összegyűjtött dokumentációt PESTEL (politikai, gazdasági, társadalmi, technológiai, környezetvédelmi) analízis alkalmazásával rendszereztem, ugyanis az egyik legalkalmasabb módszer a lehetőségek és kockázatok meghatározására. Önálló alfejezetben foglalkozom a bioetanol, a biodízel és a biogáz, mint bioüzemanyagok előállításának kérdéseivel az élelmezés-, energia- és környezetbiztonság tükrében. A három bioüzemanyag helyzetére vonatkozóan SWOT analízist végeztem, ennek eredményét a hagyományos táblázati módszer helyett az adott területen betöltött szerepük szerint deskriptív módon mutattam be, mivel így lehetőség nyílt a szükséges magyarázatok kifejtésére is. Összehasonlító vizsgálatot végezetem a biogáz előállítására szolgáló négy növény (referencia: kukorica, „Szarvasi-1”energiafű, Óriás szilfium, Vesszős köles) szárazanyag tartalmának, friss tömeghozamának, száraz tömeghozamának, metán kihozatalának és metánhozamának kísérleti eredményeinek összegzésével. A „Szarvasi-1” energiafű, valamint a kukorica termesztés gazdaságossági vizsgálatához a primer és szekunder adatok feldolgozásához és rendszerezéséhez Microsoft Excel táblázatkezelő programot használtam. Az elvégzendő költség-haszon elemzéshez (CBA) először létrehoztam és bevittem a gazdasági elemzéshez szükséges input adatokat, majd az elemzéshez alkalmas képleteket és mutatókat képeztem egy megbízhatósági faktort beépítve a számítási metodikába. Erre azért volt szükség, mert az értékesítésből származó bevételeket a „Szarvasi-1” energiafű tekintetében csak az első 2 évben lehetett biztosra venni, amikor a befektető aláírt előszerződéssel rendelkezik a betakarított mennyiségre. A további években a biogáz piac erősödésére és a „Szarvasi-1” energiafű iránti növekvő keresletre lehet számítani. Az 59
alaperedményeket diszkontálva megkaptam a „Szarvasi-1”energiafű termesztéshez szükséges beruházás Nettó Jelenértékét, illetve a megtérülési rátát. A diszkontálás nélküli és diszkontált pénzáramok mellett a döntési kritériumok közül a megtérülési időt is ismertetem. A jobb összehasonlíthatóság érdekében a silókukorica esetén ugyanezt a módszertant követem. A „Szarvasi-1” energiafű egyéb hasznosításának vizsgálatakor egy korábbi alapkutatás eredményeire támaszkodom, amely alapkutatás a „Szarvasi-1” energiafű szennyvíziszap kezeléssel történő termesztésének kísérletére vonatkozik. A termesztési kísérlet zárt acél edényekben valósult meg, ezzel garantálva, hogy a kísérlet folyamán szennyező anyag nem juthatott a termőrétegbe és a mély talajrétegekbe. Továbbá biztosítottuk, hogy a szélsőséges kísérleti körülmények között a szennyvíziszap kihelyezésével termesztett „Szarvasi-1” energiafű, és annak adott esetben extrém mennyiségű szennyvíziszapot tartalmazó táptalaja maradéktalanul elszállítható legyen. A kísérlet során, a szennyvíz tisztítási technológiák különbözőségének figyelembe vételével a leginkább jellemző három tisztítási metodika mentén végtermékként képződő szennyvíziszap került felhasználásra. A felhasznált iszap biztosította a Szarvasi-1 energiafű számára a szükséges tápanyagokat és a szükséges vízellátást, ezzel párhuzamosan részben vagy teljesen megoldódott a szennyvíziszap ártalmatlanítása is. Külön vizsgálat tárgyát képezte a három legjellemzőbb szennyvíziszap-tisztítási technológia végtermékeként képződő különböző szennyvíziszapok esetében a mikorrhizával kezelt edényekben – a fentebb említett kezeletlen mintákhoz képest – elért különbségek monitorozása, elemzése. Kritériumként jelent meg, hogy a kezelt területen javult-e a növény toleranciája a szennyvíziszap meghatározott alkotórészeivel szemben, intenzívebb lett-e a növekedési erélye (biomassza produkciója), valamint növekedett-e akkumulációs képessége. A kialakított kísérleti vetések mellé a referencia értékek meghatározásához szennyvíziszap kijuttatása nélküli vetésterület került kialakításra, mikorrhiza inokulumokkal kezelt, illetve kezeletlen területen. A különböző szennyvíziszapokkal kezelt talajmintákon történő „Szarvasi-1” energiafű termesztés kutatásának során vizsgált szempontok háromféle szennyvíziszap alkalmazásával, mikorrhizával kezelt és kezeletlen vetések esetén, hagyományos talajerő visszapótlással termesztett, mikorrhizával kezelt és kezeletlen referencia területekhez viszonyítva: A növény tápanyagvétele után a talajban visszamaradt nehézfém és egyéb szennyező anyag tartalom. A növény tűrőképességének, élettani paramétereinek vizsgálata. A növény akkumulációs képességének vizsgálata. A learatott növényi részek tüzeléstechnikai vizsgálata. A kutatásban alkalmazott módszerek: a talajminták teljes körű analízise: összes és felvehető elemtartalmak meghatározása, a növényi biomassza analitikai vizsgálata, a tápelemek megoszlásának mérése a növényben, növekedési paraméterek rendszeres vizsgálata (száraz/nedves biomassza), fiziológiai állapotfelmérés (klorofill-tartalom, CO2-megkötés, transpiráció), növényi stresszélettani mérések (fotoszintézis: fluoreszcencia indukció, vízhasznosítási hatékonyság, enzimaktivitás-vizsgálatok), arbuszkuláris mikorrhiza kolonizáció becslés, az inokulumokban található törzsek jelenlétének monitorozása, tüzeléstechnikai mérések A kutatási eredmények összefoglalva jelen disszertációban jelennek meg először tudományos formában. A negyedik hipotézisként felállított talaj kármentesítés, fitoextrakció és megújuló energiatermelés egyesítésének gazdaságossági vizsgálata a fentebb leírt tudományos kísérlet eredményeire támaszkodik. Az előállított „Szarvasi-1” energiafű tüzeléstechnikai célú termesztését, a 60
szennyvíziszap kezelés problematikájának alternatíváját egyszerű pénzáram vizsgálattal, empirikus módszerrel és becslésekre alapozott számításokkal kívántam igazolni. A biometán nagyvárosi perspektívájának vizsgálatakor nemzetközi dokumentumokat, európai városok projektleírásait és a projekt záródokumentumokat rendszereztem, összehasonlító táblázatba rendezve az európai tapasztalatokat. A budapesti adatok tekintetében szekunder adatok feldolgozásával és kapcsolódó aránypárok alkalmazásával, extrapolációval végeztem becsléseket a modell felállításához. A modell arra keresi a választ, hogy egy jövőbeni- európai uniós finanszírozású- projekt keretében megvalósítandó biogáz gyártó és a hozzá kapcsolódó biometán tisztító kapacitás kiépítése, a szükséges töltőállomások elhelyezése, a biometán üzemű autóbuszok beszerzése rövid-, közép- és hosszú távon milyen költségekkel, illetve megtakarítással jár közvetlenül a BKV-nál, közvetve Budapest Főváros Önkormányzatának, ezen felül milyen egyéb környezetvédelmi hasznot hozhat az országnak.
61
62
4 EREDMÉNYEK 4.1 AZ ELSŐ GENERÁCIÓS BIOÜZEMANYAGOK ÖSSZEHASONLÍTÁSA Mivel az éghajlatváltozás globális probléma, amely több nemzetgazdasági ágazatot érint, közös és azonnali cselekvést igényel. „A megújuló energiaforrások előállítása fontos szerepet játszhat az energetikai- és mezőgazdasági piacok stabilizálásában, a környezet védelmében és - komplex energiatermelő rendszerekben – a vidéki térségek gazdasági-társadalmi felemelkedésében is” (BAI, 2010)”. Ahhoz, hogy a biomasszából előállítható biohajtóanyagok (bioetanol, biodízel és biogáz) közül el tudjuk dönteni, melyik szolgálhatja legjobban a társadalom érdekeit közép- és hosszú távon, az üzemanyagoknál részletezett alapanyag és előállítás szerinti problematikán túlmenően, meg kell vizsgálni ezeknek az üzemanyagok a gépjárműhajtás technológiai és motorikus paramétereire gyakorolt hatását is. 4.1.1
A biohajtóanyagok összehasonlítása főbb jellemzőik alapján
A 13. táblázat részletesen bemutatja a bio-motorhajtóanyagokat főbb jellemzőik alapján összehasonlítva fosszilis megfelelőikkel. Ebből megállapítható, hogy mind az első generációs bioetanol, mind a biodízel esetében a hajtóanyag egyenértéke kisebb, mint a fosszilis referenciájuk értéke (az etanol a benzin energiatartalmának kb. 60%-át, a biodízel a gázolaj energiatartalmának kb. 90%-át képviseli). Annak ellenére, hogy jelentős oxigéntartalmuk miatt tökéletesebb égést tesznek lehetővé, ugyanakkora út megtételéhez bioetanolból vagy biodízelből nagyobb mennyiségre van szükség, amely drágítja a bioüzemanyag fajlagos fogyasztói árát. Ez a tény viszont megkérdőjelezi a bioetanolt vagy biodízelt használó gépkocsi üzemeltetők gazdasági hasznát. Ennél a BtL valamivel jobb értéket képvisel, mivel a gázolajhoz viszonyított hajtóanyag egyenértéke 0,93 l. A metán fűtőértékében több, mint 20%-kal, hajtóanyag egyenértékében pedig 40%-kal haladja meg a referenciának használt 95-ös benzin értékét. 13. táblázat Bio-motorhajtóanyagok főbb jellemzői Motorhajtóanyag
Sűrűség
Fűtőérték
Viszkozitás
Cetánszám
Lobbanás pont
Hajtóanyag egyenérték
(Cº)
(l)
(kg/l)
(MJ/kg)
(MJ/l)
(mm²/s)
Gázolaj
0,84
42,7
35,9
4-6
50
80
1
Repceolaj
0,92
37,6
34,6
74
40
317
0,96
Biodízel
0,88
37,1
32,7
7-8
56
120
0,91
33,5
4
>70
88
0,93
BtL* 0,76 43,9 * Biomass to Liquid – Fischer-Tropsch Motorhajtóanyag
Sűrűség
Fűtőérték
Viszkozitás
Cetánszám
Lobbanás pont
Hajtóanyag egyenérték
(kg/l)
(MJ/kg)
(MJ/l)
(mm²/s)
(ROZ)
(Cº)
(l)
Benzin (95-ös)
0,76
42,7
32,5
0,6
92
<21
1
Bioetanol
0,79
26,8
21,2
1,5
>100
<21
0,65
0,72
50,0
36,0*
-
130
-
1,4
Metán * MJ/m³
Forrás: HAJDÚ, 2006.
63
A vegyes üzemelésű gépkocsik tehát több üzemanyagot fogyasztanak etanolból, biodízelből és BtLből, mint benzinből és dízelolajból 100 kilométerenként (POPP, 2006). Ezzel szemben a metánhajtású járművek fajlagosan 1,4-szer több utat képesek megtenni, mint benzinnel. Az uniós átlaghozammal, valamint 1400 cm3 benzinmotor és 1,6 l TDCi dízelmotor átlagos fogyasztásával számolva egy hektár területről származó alapanyag mennyiségből készített bioüzemanyag hatótávolságát mutatja a 32. ábra. (RENAULT, FORD, 2012), Azonos motorteljesítmény mellett, a bioetanol hajtású személygépkocsik között a cukorrépából előállított bioetanol hatótávolsága a legnagyobb. Ugyanakkor a biogázos üzemre felkészített gépjármű mintegy 24%-kal több kilométert volt képes megtenni egy hektárról learatott kukoricából készült biogáz üzemanyaggal, mint a cukorrépából készült bioetanolos gépjármű. BAI (2010) számításai szerint „egyetlen hektár 30 t/ha terméshozamú silókukoricából előállított biogáz tisztítást követően akár 40-50 ezer km megtételét is lehetővé teszi egy átlagos fogyasztású autóval, ami a többszöröse az olajnövények és gabonafélék energiahozamának”. A számítási módszer, a kihozatal mérése eltérő lehet a két számítás esetében, azonban egybehangzóan állítható, hogy a megtett távolság tekintetében a kukoricából előállított biogáz meghaladja a többi biohajtóanyagot.
Biodízel
repcéből
18 500 km
Bioetanol gabonafélékből 19 300 km Bioetanol kukoricából
33 200 km
Bioetanol cukorrépából
57 000 km
Biogáz
71 200 km
kukoricából
Forrás: ECOFYS alapján Saját összeállítás, 2012 32. ábra Az egy hektár terület alapanyagból előállított bioüzemanyag hatótávolsága Mivel az energiatartalomban, így a hatótávolságban is különbség tapasztalható a bioetanol és biodízel, valamint fosszilis megfelelőjük között, logikus lenne a bioüzemanyag fogyasztói árának differenciálása, de a jelenlegi szintnél mindenképpen jóval olcsóbbnak kellene lennie a fosszilis üzemanyagok árához képest. Ezzel szemben a bioüzemanyag és fosszilis üzemanyagok árának feltüntetése – az üzemanyagtöltő állomásokon – térfogat (liter) és nem energiatartalom alapján történik, ami a bioüzemanyagok esetében a fogyasztók egyértelmű megtévesztése (POPPSOMOGYI, 2007). 4.1.2
Biohajtóanyagok az egy kilométerre vetített energiahasználat tükrében
Az egy kilométerre vetített energiahasználat fényében egyértelműen a biogáz/biometán üzemanyag a legjobb, ezt követi a BtL és ezután egy nagyságrenddel magasabb, de a fosszilis megfelelőjénél még így is sokkal jobb értéket mutat a szalmából előállított bioetanol kilométerre vetített fosszilis energiahasználat értéke (14. táblázat).
64
14. táblázat Biomasszából előállítható bioüzemanyagok fosszilis energiahasználata alapanyag és előállítási mód szerint bontásban Referencia üzemanyag
Fosszilis energia használat (MJ/km)
Benzin Gázolaj
1,84 1,69 Referencia üzemanyag biomasszából
RME Metán biogáz Etanol
BtL Hidrogén
33
0,6 0,03 cukorrépából búzából - etanol előállítás barnaszénnel - etanol előállítás biogázüzemmel fás szárúakból szalmából fás szárúakból
1,39 -0,68 0,43 0,18 0,09
Biogázzal, sűrített Fás szárúval, sűrített Fás szárúval, cseppfolyósított
0,17 0,16 0,05
1,41
Forrás: ENERGIE-CONTROL, 2012 A táblázatból is jól látható, hogy az élelmezési célú alapanyagból származó bioetanol és biodízel nem a legtökéletesebb helyettesítői a fosszilis eredetű üzemanyagoknak. Az is leszögezhető, hogy az első generációs előállítási technológia nem nevezhető költséghatékonynak, állami támogatások nélkül fenntarthatatlan. 4.1.3
A biohajtóanyagok életciklusának ÜHG kibocsátása
Az egyik legvitatottabb kérdés manapság, hogy megéri-e első generációs bioüzemanyagokat gyártani és használni, mikor bár önmagukban jelentős ÜHG csökkentési képességgel rendelkeznek, ugyanakkor előállításukhoz ugyanúgy fosszilis energia szükséges. Az első generációs bioüzemanyagok terjedésével a megváltozott földhasználat (erdők kiírtása, mezőgazdasági ültetvények telepítése) ÜHG növekedést idéz elő, erre konkrét példa az ÜHG-t semlegesítő esőerdők kiírtása (33. ábra). Az ÜHG kibocsátás természetesen függ az alapanyag előállítás helyszínétől, a bioüzemanyag feldolgozó technológia korszerűségétől és a logisztikai útvonalaktól. Egyértelműen leszögezhető, hogy az ábrán pirossal jelzett feldolgozás, azaz maga a bioüzemanyagelőállítás jár a legnagyobb ÜHG kibocsátással, hiszen technológia függvényében ugyan, de mindenképp fosszilis energiát kell használni (pl. bioetanol előállítás során a desztilláció vagy az etanol melléktermékeinek szárítása). Ha referenciának a szürkével jelzett fosszilis energiahordozó ÜHG kibocsátását tekintjük (100%), akkor a pálmaolaj1-ből előállított biodízel (56%) után a fahulladékokból készült bioetanol (74%) ÜHG csökkentési értékei a legjobbak, ugyanakkor messze elmaradnak a trágyából (81%) előállított biogáz kibocsátás megtakarítás értékeitől.
65
Forrás: SOMOGYI, 2012 33. ábra A bioüzemanyag alapanyagok életciklus alapján meghatározott ÜHG kibocsátása a fosszilis üzemanyaghoz képest 4.1.4
A bioüzemanyag alapanyagok energiamérleg szerinti összehasonlítása
Biohajtóanyag alapanyag termesztésének csak akkor van létjogosultsága, ha a teljes termesztési/előállítási folyamatnak jó az energiamérlege. Ennek értelmében cél az, hogy 1 egységnyi befektetett energia felhasználásával (mezőgazdasági gépek működéséhez szükséges üzemanyag, felhasznált műtrágya, feldolgozás és előállítás hő- és villamos energia igénye) minél több egységnyi felhasználható energiát nyerjünk. Tehát a befektetett energia (input)/ kinyert energia (output) aránya > 1. Az első generációs bioetanol és biodízel esetében ez az energiamérleg több szempontból vitatható, annak ellenére, hogy az output és input hányadosa nagyobb, mint 1. Bioetanol esetében a tanulmányok 1:1,2 és 1:8,3 közé teszik az energiamérleget alapanyag, helyszín és előállítási technológia függvényében (ECOFYS, 2011, JOBBÁGY, 2013). Csak a fejlettebb, második generációs, cellulózalapú bioetanol esetén figyelhető meg nagyobb, maximum 35,7 értékű energiaegyenleg (ECOFYS, 2011). Biodízel esetén az energiamérleg 1:1,2 és 1:9,7 között változik, de még ebben az esetben is erősen kérdéses, hogy mi értelme van a termőföld ilyen alacsony hatékonyságú használatának, a közvetlen támogatásoknak és az adókedvezményeknek. A biogáz energiaegyenlegét megvizsgálva kijelenthető, hogy a kukorica-alapú biogáz előállítás energiaegyenlege nagyjából megegyezik a kukorica-alapú bioetanol energiaegyenlegével, vagyis mindegy, hogy milyen típusú hajtóanyagot állítunk elő ebből az alapanyagból. Az LLA (2011) a biogáz lehetséges növényi alapanyagait vizsgálta, így többek között a termesztésben igénytelen, elterjedt Miscanthus fajtákat és magyar származású „Szarvasi-1”energiafüvet. A vizsgálati eredményeket összehasonlítva megállapítható, hogy a ”Szarvasi-1” energiafű kimagasló értékei alapján a jelenlegi technológia mellett a legjobb biogáz alapanyagnak nevezhető (15. táblázat).
66
15. táblázat Bioetanol, biodízel és biogáz energiaegyenlege alapanyag szerint Bioüzemanyag
Alapanyag kukorica búza cukornád cukorrépa cellulóz repce pálmaolaj szójabab használt sütőolaj miscanthus kukorica „Szarvasi-1” energiafű
Etanol
Biodízel
Biogáz
Energiaegyenleg Minimum Maximum 1,3 1,8 1,2 4,3 2,0 8,3 1,2 2,2 2,6 35,7 1,2 3,7 8,7 9,7 1,4 3,4 4,9 5,9 1,84 3,11 1,34 1,43 5,5 15,6
Forrás: POPP-POTORI szerk., 2011, UELLENDAHL et al., 2009, HAJDÚ, 2009, LLA, 2011 4.1.5 A biohajtóanyag finomítók beruházási költségei A bioüzemanyagok összehasonlításának következő szempontja lehet az új finomítók beruházási költség vizsgálata. A biodízel üzem (FAME) beruházási költsége jelenleg 210 €/kWtrans - 860 €/kWtrans között, a bioetanol üzemek 640 € /kWtrans - 2200 € /kWtrans között és a biogáz a növényi alapanyagtól függően 2 550 €/kWtrans – 4 290 € /kWtrans között mozog. Meg kell jegyezni, hogy a fejlett, azaz második vagy harmadik generációs bioetanol kifejezett költség-és teljesítmény adatai a 2015. évi várható költségszerkezetet tükrözik, amikorra a piacon már új technológiai eljárások is megjelenhetnek (16. táblázat). 16. táblázat Új bioüzemanyag finomítók gazdasági-technikai paraméterei Alapanyag
Biodízel repce és üzem napraforgó(FAME) mag Bioetanol kukorica, üzem (EtOH) tritikálé, búza Fejlett bioetanol üzem*
Biogáz
BeruháMűködési és zási fenntartási költségek költségek [€/kW trans] [€/kW trans*év]
[1]
Hatékonyság (villamos energia) [1]
Élettartam (átlag) [év]
Jellemző üzem méret [MW trans]
Hatékonyság (közlekedés)
210-860
10,5-45
0,66
-
20
5-25
640-2 200
32-110
0,57 0,65
-
20
5-25
Energianövények, cirok, egész kukorica
1 130 1 510
57-76
0,58 0,65
0,050,12
20
5-25
Energianövények (SRC, miscanthus Vesszős köles)
2 550 – 4 290
115-140
na
0,28 – 0,34
20
0,3-0,7
*Fejlett bioetanol: EtOH+ Forrás: ECOFYS, 2011 67
Összefoglalóan megállapíthatjuk, hogy az élelmezésbiztonság szempontjából kritikusnak ítélt első generációs bioetanol és biodízel előállítás csökkenésével, megjelennek a második, illetve harmadik generációs, azaz a nem élelmezési célú alapanyagból készült üzemanyagok. Így lehetőség lesz arra, hogy az amúgy is véges mezőgazdasági források iránti kereslet növekedésével az extenzív állattartás helyett a gabonatermő területeket lehet növelni, a megtermelt gabonát pedig a takarmányozásba vissza lehet forgatni. Egyre fejlettebb technológiára lesz szükség, ami sem az élelmezés-biztonságot, sem pedig a földhasználatot nem veszélyezteti. Mivel az első generációs bioetanol és biodízel ára elsősorban a fosszilis primer energiahordozó árától függ, ezen túlmenően a fosszilis üzemanyagok árához konvergál, kijelenthető, hogy az élelmiszerárak növekedése a fejlett üzemanyagok megjelenésével sem fog visszafordulni, hiszen az élelmiszeripar alapanyagárait nem az első generációs bioetanol és biodízel térnyerése befolyásolja. Az élelmiszerárakat megítélésem szerint csak akkor lehet változatlan szinten tartani, ha a kínálati oldalon megfelelő növekedést tudunk elérni. Ugyanakkor előtérbe kerülnek a különböző fahulladékok, faipari termékek, valamint növényi hulladékok és energianövények, mint alapanyagok. Ebből kifolyólag az e termékek iránti kereslet növekedésére kell számítani, ami magával hozza ezek piaci árának növekedését is. Ez hátrányosan érinti majd azokat a vállalkozásokat, amelyek biomassza tüzeléssel foglalkoznak, ugyanakkor előnyt jelent az (energia) növénytermesztési és erdészeti ágazat szereplőinek (BAI, 2010). Leszögezhető, hogy a biogázból előállított hajtóanyag nem veszélyezteti az élelmezésbiztonságot, kielégíti a környezetbiztonsági kérdéseket, nem jelent versenyt az élelmezés- és takarmányipar szereplőire nézve. Motorikus hajtóanyagként sokkal jobb mutatókkal rendelkezik, mint a bioetanol vagy a biodízel, ezért érdemes a biometán előállítás és felhasználás ösztönzésére koncentrálni a 2020-as célértékek elérése érdekében.
4.2 A BIOMETÁN NÖVÉNYI ALAPANYAGAINAK ÖSSZEHASONLÍTÁSA „Ha az a vád, hogy az energianövény elveszi a helyet; én azt mondom: ha a fölösleges kukoricát nem tudjuk értékesíteni és feldolgozni, ráadásul csak gazdaságtalanul lehet hagyományos növényeket termeszteni, akkor inkább az energiabiztonságot erősítsük!” (GYURICZA, 2011) A biogáz üzemek számára alternatívát jelentő növények vizsgálatakor fő szempont, hogy a jelenleg domináns kukorica helyett jelenleg nem hasznosított kultúrákat, mint fő termények helyezzük előtérbe, amelyek az eddigi kultúráknak valódi lehetséges alternatíváját kínálják gazdaságos előállítás mellett. A biogáz növényi alapanyagainak tekintetében a kiválasztásánál olyan fajták vizsgálatára törekedtem, amelyek várhatóan magas és stabil száraztömeg-hozamot biztosítanak, termesztésük nem igényel évről évre jelentkező gazdasági beruházást (évelő növények) és amellett szárazságtűrőek. Mivel az energiafüvek biogáz alapanyagként történő hasznosítására sem hazai felhasználási tapasztalat, de még kutatási eredmény sincs, ezért az alternatíva vizsgálatakor a német triesdorfi mezőgazdasági tanintézet, az LLA eredményeire támaszkodom. Az LLA évek óta kutatja az energiafüvek biogáz-üzemekben történő felhasználásának lehetőségeit. Különböző német és hazai energiafüveket vizsgálnak a biogáz üzemekben való hasznosíthatóság szempontjából, 2006-2010 között évenként mintegy 12 különböző növényt, így az óriás szilfiumot (Silphium perfoliatum) vagy a Vesszős kölest (Panicum virgatum). 2008 tavasza óta a magyar „Szarvasi-1” energiafű is szerepel a kutatási programban. Ezek alapján az összehasonlítást a következő növények esetén végeztem el: silókukorica, mint referencia alapanyag a biogáz előállításában; Óriás szilfium, mint kifejezetten szárazságtűrő, évelő növény; Vesszős köles, évelő növény és a „Szarvasi-1” energiafű.
68
Óriás szilfium Az óriás szilfium (Silphium perfoliatum) egy napraforgó-jellegű, évekig termő fajta, amely ÉszakAmerikából származik. Az a tény, hogy a fél kontinensen elterjedt, egészen magasan az északi területekig, a növény alkalmazkodóképességét mutatja. Ennek az alapja a jó szárazságtűrés. Kiemelkedően jó tulajdonságai: Évelő (15-20 évig hasznosítható), magasra növő bokrok (>2,5 m), sokszögletű szár, mélyre hatoló gyökérzet, tároló gyökerekkel. Ezért a növény szárazságtűrő, jó fagytűrő. A kukoricáéhoz hasonló tápanyagtartalommal rendelkezik. Negatívumok: csak egyszer aratható. A termesztési technika jelenlegi állása szerint a palántázás az egyetlen működő termesztési módszer, az ültetést kézzel kell végezni, ezért a termesztési költségek igen magasak (4 400 euró/hektár), ezen kívül a vetőmag nem kapható a kereskedelemben (GEIßENDÖRFER, 2010). Vesszős köles tulajdonságai: Termesztése vetőmagról történik, évelő, magasra növő (akár 3 méter) növény. Rugalmas, de elfásodásra hajlamos szárral rendelkezik, mélyre hatoló gyökérzete miatt igen szárazságtűrő, jó fagytűrő. Hasznosításától függően kétszer vágható. Észak-Amerikából származik. Az Amerikai Energiaügyi Minisztérium (DOE) az évelő Vesszős kölest modellnövényként definiálta, amely az erőforrás-kímélő energiafű jó példája. Hőenergia formájában történő hasznosítás esetén a termést évente egyszer, a föld feletti biomassza lefagyása után, késő ősszel vagy a következő év tavaszán, szárazon aratják le. Takarmányként vagy biogáz-szubsztrátumként történő felhasználáskor hozam és minőség tekintetében előnyösebb lehet az addig szokásosan termesztett fűfajtákhoz képest, különösen extenzív hasznosítás (kevés trágyázás, évente maximum egy-két aratás) esetén. Melegkedvelő és szárazságtűrő növényként az évelő Vesszős köles – különösen a forró nyári hónapokban – igen intenzív fotoszintézisre és ezáltal nagyobb biomassza-mennyiség előállítására képes. A hűvösebb tavaszi és őszi hónapokban ezzel szemben a növekedés lelassul (HUMER, 2009). Negatív tulajdonsága: minimum 15 cm-es vágási magasság, különben a fagyállóság kétségessé válik. „Szarvasi-1” energiafű Tulajdonságai: Termesztése vetőmagról történik, évelő, magasra növő (akár 2,5 méter) növény. Rugalmas, de elfásodásra hajlamos szárral rendelkezik. Bugaképző. Mélyre hatoló gyökérzetének köszönhetően jó szárazságtűrő növény, jól tűri a fagyot. Évente kétszer aratható.
69
A vágási időponttól függően az energiafű kérődzők takarmányaként, fermentációs szubsztrátként, fűtőanyagként vagy cellulóz-alapanyagként hasznosítható. Származásának köszönhetően a növény sem a talaj, sem az éghajlat szempontjából nem nagyigényű, így mind száraz, mind csapadékban gazdag területeken termeszthető (SIPOS, 2011). A kutatás céljaként meghatározott, a biogáz termelésben helyettesítendő kukorica alapanyag referencia tulajdonságait összehasonlítva a vizsgálat tárgyát képező három, energia előállítására alkalmas növénnyel a következő eredményeket kapjuk:
4.2.1 Szárazanyag tartalommal kapcsolatos eredmények Biogáz előállításánál az egyik lényeges szempont az alapanyag szárazanyagtartalma, mivel minél magasabb a szárazanyag tartalom, annál nagyobb az 1 kg alapanyagból termelődő biogáz mennyisége. A négy vizsgált alapanyag közül kettő, a „Szarvasi-1” energiafű és a Vesszős köles évelő növény, így lehetővé vált a 2. vágás esetén is megvizsgálni a hektáronkénti szárazanyagtartalmat. Az 34. ábrán jól látható, hogy a vizsgált növények átlagos szárazanyagtartalma százalékos formában kifejezve 30% körül alakult. Ebből jelentősen kiemelkedik a 2010. évben vetett „Szarvasi-1” energiafű 1. vágásának eredménye, amelynél 49%-os szárazanyag tartalmat mutatott a mérés. Szarvasi 1 2010
33
Szarvasi 1 2009
33
49 41 32 31
Vesszős köles 2010
32
Vesszős köles 2009
30
Szilfium 2010
21
Szilfium 2009
28
Kukorica 2010
32
Kukorica 2009
32 0
10
20 1. vágás
2.30 vágás
40
50
60
Forrás: LLA, 2011 34. ábra Szárazanyag tartalom (százalékban kifejezve) A referencia kukorica 32%-os szárazanyagtartalmát összehasonlítva a legjobb eredményt adó alternatívával kijelenthető, hogy a „Szarvasi-1” energiafű mindkét vizsgálati évben megelőzte a
70
kukorica értékeit. A „Szarvasi-1” energiafű magas szárazanyagtartalmának köszönhetően ezzel az alapanyaggal a 30% felett használatos ún. szárazfermentáció is elképzelhető. 4.2.2 Friss massza tömeggel kapcsolatos eredmények A fermentorba kerülő alapanyagok tényleges, nedvességet is tartalmazó tömegét vizsgálva megállapítható, hogy a két vizsgálati évben az LLA kísérleti ültetvényén, egy hektár területről lekerülő friss massza tömeg, viszonylag nagy eltérést mutat, ezért az alapanyagok friss massza tömeg elemzésénél a kétévi mért értékek átlagával számolok, ezeket hasonlítom össze (35. ábra). Ennek alapján megállapítottam, hogy a referencia kukorica friss massza tömege 45,8 t/ha, a Vesszős köles valamivel kevesebb 45 t/ha. Az egyébként 2010-ben kiugróan magas hektáronkénti mennyiséget adó Szilfium (55,2 t/ha), kétévi átlaga 47,55 t/ha, míg a „Szarvasi-1” energiafű fermentorba jutó tömegének átlaga 50,15 t/ha. Kijelenthető, hogy bár az Óriás szilfium jó időjárási körülmények esetén képes a kukoricához képest kiugróan magas friss massza tömeget hozni, azonban biztonságosan a „Szarvasi-1” energiafűre lehet alapozni a jövőbeni elvárásokat. Szarvasi 1 2010
44,7
Szarvasi 1 2009
55,6
Vesszős köles 2010
34,4
Vesszős köles 2009
45,3
Szilfium 2010
55,2
Szilfium 2009
39,9 50
Kukorica 2010 Kukorica 2009
41,6 0
10
20
30
40
50
t/ha 60
Forrás: LLA, 2011 35. ábra Friss massza tömeg (t/ha) 4.2.3 Száraz tömeg hozammal kapcsolatos eredmények A száraz tömeg hozam (atrotonna) kifejezés jelentése: abszolút száraz állapotban (0 százalék nedvességtartalmú) lévő biomassza súlya. A német abszolút száraz: A(bsolut) tro(cken) kifejezés műszaki rövidítése. Ezt a fás szárúak esetében biológiai-fiziológiai sajátosságai miatt megközelíteni csak mesterséges és szinte laboratóriumi körülmények között lehet, gyakorlatilag soha (GYULAI, 2010). Ezért az atrotonnában megadott érték mindig számított, elméleti szám. A hektáronkénti energiahozamra vonatkozó szakértői becslések minimális eltérést mutatnak, mind a faültetvények, mind a rövid és közép vágásfordulójú energianövények esetében. (A lágyszárú és fás szárú biomassza között gyakorlatilag nincs különbség az abszolút szárazanyag tartalomra vetített energiatartalmat tekintve). A hazai energetikai faültetvényekkel kapcsolatosan 8-16 atrotonna/ha/év energiahozammal számolnak a szakértők, a termőhelyi viszonyok és fajták függvényében (NÉMETH, 2011), melyet az LLA mérései is igazolnak. Az Óriás szilfium augusztus végi aratásakor mindkét évben hektáronként 11,3-11,8 atrotonna száraztömeg-hozamot lehetett mérni. A Vesszős kölesnél az összhozam 13,9 és 10,8 atrotonna, a „Szarvasi-1” energiafű esetében 18,5-19,3 atrotonna között alakult hektáronként. A referenciának 71
használt kukorica mérési adatai (14,8-16 at/ha) ugyan jobbak, mint az Óriás szilfium vagy a Vesszős köles száraztömeg hozama, de a „Szarvasi-1” energiafű értékei alatt maradt (36. ábra).
Szarvasi 1 2010
18,5
Szarvasi 1 2009
19,3
Vesszős köles 2010
10,8
Vesszős köles 2009
13,9 11,8
Szilfium 2010
11,3
Szilfium 2009
16
Kukorica 2010
t/ha
14,8
Kukorica 2009 0
5
10
15
20
25
Forrás: LLA, 2011 36. ábra Száraz tömeg hozam (atrotonna/ha) 4.2.4 Metánkihozatal A disszertációm korábbi részeiben rámutattam, hogy a biogáz alapanyagok közül az állati trágya tartalmazza legtöbb metánt. Hazai szakemberek vizsgálták a különböző állati trágya metánkihozatalát, amelynek eredményeit TAMÁS (2010) foglalta össze. A minimum és maximum értékek között a szórás igen nagy, azonban az átlag és a hasznosítható biogáz mennyisége informatív. A baromfitrágya (pulyka, liba) átlag metán kihozatala 480 l/kg, az ebből hasznosítható metán mennyisége 365 l/kg. A leggyakrabban felhasznált biogáz alapanyag a sertéstrágya, melynek hasznosítható metán kihozatala 338 l/kg. Ezeket az adatokat összehasonlítva a vizsgálat tárgyát képező négy növényi alapanyag metán kihozatalával, megállapítható, hogy míg a kukorica metánkihozatala (330 l/kg) a sertéstrágyáéval, addig a „Szarvasi-1” energiafű mindkét kaszálás során mért metánkihozatala (350 l/kg, illetve 351 l/kg) egyenként is egyértelműen versenyképes a baromfitrágyáéval (37. ábra).
72
Szarvasi 1 2010
350 350
Szarvasi 1 2009
350 351
Vesszős köles 2010
317 317
Vesszős köles 2009
317 317
Szilfium 2010
320
Szilfium 2009
320
Kukorica 2010
330
Kukorica 2009
330
300
310
320
l/kg
330
1. vágás
340
350
360
2. vágás
Forrás: LLA, 2011 37. ábra Metán kihozatal 2009-2010. között (liter/kg) 4.2.5 Metánhozam A 2009-2010-es vizsgálati években az Óriás szilfium relatíve alacsony szárazanyag tartalma miatt, metángáz-hozama viszonylag alacsony, a két év átlagában alig haladja meg a 3 700 m3/ha mennyiséget. A Vesszős köles biogáz-laborban végzett vizsgálatakor (átlagosan 3 903,5 m3/ha) nem érte el a kukorica hasonló vágási körülmények között adott metánhozamát (5 082 m3/ha). Ugyanakkor a „Szarvasi-1” energiafű mind a 2009-es, mind a 2010-es termelési évben jó eredményeket mutatott (6 471 és 6 757 m3/ha), és hektáronként jóval magasabb metánhozamot produkált, mint a kukorica és a többi energianövény (38. ábra).
6471
Szarvasi 1 2010
6757
Szarvasi 1 2009 Vesszős köles 2010
3417
Vesszős köles 2009
4390
Szilfium 2010
3770
Szilfium 2009
3616
Kukorica 2010
5280
Kukorica 2009
m3/ha
4884 0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Forrás: LLA, 2011 38. ábra Metánhozam 2009-2010 (m3/ha)
73
Összefoglalásképpen megállapíthatjuk, hogy a hektáronkénti 19,3 tonnás (2009), illetve 18,5 tonnás (2010) száraztömeg-hozamával a „Szarvasi-1” egyértelműen túlszárnyalta a referenciaként használt kukoricát és a kutatás tárgyát képező más energiafüveket. Egy száraztömeg kilogrammra jutó, 350 l körüli, magas metán kihozatalával a magyar energiafű 2009-ben 6 757 köbméter metánt termelt hektáronként, ezzel 2009-ben a legmagasabb értéket érte el valamennyi vizsgált fűféle közül, és 38%-kal magasabb hozamot szolgáltatott a kukoricához képest. Kijelenthető, hogy a jelenlegi energianövény kísérletekben a magyar „Szarvasi-1” energiafű a legnagyobb teljesítőképességű. 4.3
A „SZARVASI-1” ENERGIAFŰ TERMESZTÉSÉNEK JÖVEDELMEZŐSÉGE A SILÓKUKORICÁVAL ÖSSZEHASONLÍTVA
Disszertációm korábbi fejezeteiben bemutattam a hazai bioüzemanyag előállítás korlátait, a biomasszában rejlő eddig még kiaknázatlan lehetőségeket. Rámutattam arra, hogy a bioetanol, bár kedvező adottságaink a biztonságos alapanyag ellátást lehetővé teszik, de a jelenlegi és tervezett feldolgozó kapacitás hiánya ugyanakkor ellehetetleníti a 2020-ra vonatkozó magyar vállalások teljesítését. A közúti közlekedésben elérendő 10%-os megújuló energia használatot a bioetanol és biodízel mellett a biometán hajtóanyag felhasználásával tudnánk biztosítani. A hazai biogáz alapanyagokat korábban megvizsgálva arra az eredményre jutottam, hogy a mezőgazdasági alapanyagok közül az állati trágya nem képes egymagában biztonságosan ellátni a gyarapodó biogáz üzemek növekvő alapanyag igényét. Növényi hulladék vagy kifejezetten biogáz alapanyagként szolgáló energianövények hozzáadása szükséges. Mivel a szakembereknek számos helyen fenntartásaik vannak a fokozódó mértékű kukoricatermesztéssel szemben, alternatív megoldások keresése a cél. A „Szarvasi-1” energiafű vagy pontius tarack a bajorországi vizsgálatok során kitűnő hektáronkénti metánhozamokat produkált”(Geißendörfer, 2010). A növényi alapanyagok részletesen bemutatott vizsgálatának eredményeképpen a „Szarvasi-1” energiafű bizonyult a legmegfelelőbbnek. Ezért gazdaságossági szempontból is érdemes elemezni a növény biogáz alapanyagként történő termesztésének feltételeit. Ehhez a legalkalmasabb közgazdasági módszer a növény termesztésének költség-haszon elemzése (Costs Benefits Analysis, CBA), amely a helyes mezőgazdasági gyakorlat szerinti termesztés feltételein alapszik. A költséghaszon elemzés egy Magyarországon releváns művelés költségtételeinek alapul vételével történt és 1 000 hektár bérelt területen, 7 alkalmazott hektárra vetített fajlagos bér- és járulékköltségeit tartalmazza, attól függetlenül, hogy a cég egyéb mezőgazdasági tevékenységet is végez. Ebben az esetben arra kapunk választ, hogy a 10-15 éven keresztül jövedelmező, évelő növény vetésével összefüggésben keletkező kezdeti beruházási (vetőmag, földbérlet), az előkészítő munkák (tárcsázás, kombinátorozás, vetés, hengerezés), valamint a jó mezőgazdasági gyakorlat szerinti szükséges fenntartási költségekkel (talajerő visszapótlás) kalkulálva és a piac jövőbeni kilátásait modellezve, az energiafű termesztésébe fektetett összeg mennyi idő alatt térül meg, illetve milyen gazdasági fejlődést kínál ez a mezőgazdasági vállalatnak. Az árakat euróban határoztam meg. Az elvetett „Szarvasi-1” energiafű életciklusa 10-15 év (BIKAZUGI MEZŐGAZDASÁGI NONPROFIT KFT, 2012), a CBA-ban 10 éves időszakkal számolok. A növény termesztésének közgazdasági költségeinek becslésénél szükséges kiigazítások: - Költségvetési kiigazítások: a közgazdasági elemzés a pénzügyi költségbecslésből indul ki, a pénzügyi elemzésben szereplő piaci árak azonban magukba foglalhatnak adókat, amelyek befolyásolhatják a viszonylagos árakat. E torzítások kiküszöbölése érdekében követem azt az általános szabályt, miszerint a közgazdasági elemzés közvetett adókat nem tartalmazhat. A költségvetési kiigazítások érintik az ÁFA-t (levonva a pénzügyi költségekből), a területre eső fajlagos béreket és azok járulékait, a talajművelés és betakarítás saját gépparkkal történik, ahol az egyes művelési elemek önköltségi áraiba előzetesen be lett kalkulálva az amortizáció (BAKOS, 2003). 74
-
-
Az elszámoló árra vonatkozó kiigazítások érintik a természeti erőforrásokat (a természeti erőforrásokhoz kapcsolódóan nincs korrekció), földterület vásárlására nem kerül sor, azonban számolok a földterület bérleti díjával. Az externális hatások (FARKASNÉ, FOGARASI, SZŰCS, 2006) számszerűsíthetők, melyeket a CBA tartalmaz. Végső pénzárammal nem számolok, mivel a területet a 10 éves vegetációs ciklus után ugyanilyen célra kívánom hasznosítani.
A számszerűsítés módszere, kiinduló adatok: Érintett terület nagysága: 1 000 hektár Bázisév, vetés éve: 2013. Biogáz célú kaszálás: évente kétszer (június és augusztus) Elvárt széna hozam: 22 tonna/hektár, kivéve az első évet, akkor 10 tonna/hektár Évenkénti korrekciós tényezők: -
kiadási oldalon: talajerő visszapótláshoz alkalmazott komplex műtrágyaár alakulása szerinti inflációs költségnövekedést figyelembe véve évi 5,7% (KSH, 2013), annak ellenére, hogy az elmúlt 5 évben a műtrágya értékesítési ára jelentős volatilitással bizonyos években akár 20%os növekedést mutatott (39. ábra). A gépesített talajműveléshez és betakarításhoz igénybe vett szolgáltatás költség évenkénti növekedését, a KSH 2012-ben a szállítmányozásra vonatkozó 6,25%-os inflációs értékével számítottam (17. táblázat).
Forrás: AKI, 2012 39. ábra Műtrágya árak alakulása 2006-2011 között -
bevételi oldalon: a biogáz alapanyag jelentős és egyre növekvő kereslete évi 10%-os áremelkedése már megkötött szerződések alapján az 1-4 évre vonatkoztatva, 5-9 év között évi 5,7%-os bevétel-növekedést (KSH által publikált, 2012-re vonatkozó inflációs ráta) kalkulálva (18. táblázat).
A „Szarvasi-1”energiafű CBA számítását összefoglaló 19. táblázatban egyrészről a nominális költségek és hasznok összefoglalása, másrészről a diszkontálási faktorok figyelembe vételével készült költség-haszon adatok találhatók. A diszkontálásnak a CBA számítás során az az értelme, hogy a bázisévhez képest később felmerülő pénzáramlást kisebb súllyal vesszük figyelembe, mint ami hamarabb jelentkezik. Diszkont rátaként 6%-kal számolok. A külső kamatláb meghatározásakor azt mérlegeltem, hogy mekkora minimális haszon érhető el, ha a befektetett tőkét egy másik, szintén mezőgazdasági ágazatba történő fejlesztéssel járó befektetésre fordítanám.
75
Az energiafű termesztésére felállított modellben Nettó jelenérték számítással mutatom be a pénzbeáramlás és a pénzikiáramlás (cash flow) közti különbséget. Valamennyi éves cash flow tervet az induláskor le kell számítolni egy előre meghatározott leszámítolási mutató alkalmazásával (diszkontráta). Az energiafű termesztésével járó beruházás diszkontált értékét a beruházás jelen értékének is nevezem. Biogáz célú kaszálás évente kétszer, júniusban és augusztusban történik. Az elvárt széna hozam: 22 tonna/hektár, kivéve az első évet, akkor 10 tonna/hektár. A „Szarvasi-1” energiafű termesztés fajlagos önköltségi ára az első (vetés) évben 50,39 €/tonna. Azonban mivel az energiafű aratás és bálázás után közvetlenül hasznosítható a biogáz üzemben, további, addicionális költség nem terheli. A „Szarvasi-1” energiafű biogáz alapanyag értékesítése 55 €/tonna egységáron történik. A „Szarvasi-1” energiafű esetén kalkulált CBA számításom eredményét összefoglalva megállapítható, hogy a „Szarvasi-1”energiafű biogáz célú termesztésének 10 évre vetített beruházásának Nettó jelenértéke, azaz a vizsgált időszakra kalkulált diszkontált nettó pénzáramlások összege: 1 055 232 euró, tehát a pozitív nettó jelenértéknek köszönhetően a befektetés (pénzügyi megtérülés szempontjából) hozama nagyobb, mint a költsége. Mivel a modellben kalkulált NPV több, mint 1 millió euró, ezért a hasonló kockázatú mezőgazdasági beruházásokból (pl. biogáz alapanyagként hasznosítható silókukorica termesztés) származó haszonnál jóval nagyobb várható hasznot jelez. A nettó jelenérték számítása széles körben alkalmazható pénzügyi módszer, ugyanakkor ennek alternatívája vagy kiegészítése lehet a belső megtérülési ráta (Internal Rate of Return, IRR) elemzési módszer alkalmazása. Az IRR az a diszkontráta, amely mellett a várható pénzáramlások mellett zéró nettó jelenérték keletkezik. Ha a belső kamatláb nagyobb, mint a rögzített kamatláb értéke, akkor a projekt elfogadható. Ez az IRR számításom esetében 32%.
76
17. táblázat A „Szarvasi-1” energiafű biogáz célú termesztésének önköltségi árai (euró) Szolgáltatás megnevezése Földbérlet Vetőmag Műtrágya
Egységár 67 euró/ha 300 euró/ha 170 kg/ha - 263 euró/t
Kárenyhítési hozzájárulás
3,4 euró/ha
3 400
3 400
3 400
3 400
3 400
3 400
3 400
3 400
3 400
3 400
Kőrösi Vízgazdálkodási Társulás tagi befizetés Tárcsázás Kombinátorozás Vetés Hengerezés
4 euró/ha 17 euró/ha 17 euró/ha 19,3 euró/ha 9,6 euró/ha
4 000 17 000 17 000 19 300 9 600
4 000
4 000
4 000
4 000
4 000
4 000
4 000
4 000
4 000
2013 67 000 300 000
2015 74 855
44 710
Műtrágyaszórás (szállítással) 7,3 euró/ha Kaszálás RK-2, rendsodrás (évente kétszer) Bálázás (400 kg kocka) évente kétszer Munkaerő
2014 70 819
2016 79 122
2017 83 632
49 950
7 300
2018 88 399
2019 93 438
55 804
8 212
2020 98 764
2021 104 393
62 344
9 239
2022 110 344
69 651
10 393
11 693
36,6 euró/ha
36 600
38 887
41 317
43 900
46 644
49 559
52 656
55 948
59 444
5 euró/db 7 x 9 523 euró/év
125 000 70 460
302 500 74 476
321 406 78 722
341 494 83 209
362 837 87 952
385 514 92 965
409 609 98 264
435 210 103 865
462 411 109 785
A "Szarvasi-1" termesztésének összes költsége évenkénti bontásban 503 961 362 289 498 120 586 131 559 636 658 276 628 878 739 433 A "Szarvasi-1” energiafű biogáz alapanyagként történő termesztésének 10 éves kumulált költsége
706 817
830 729
66 661
6 074 273 euró
Forrás: Saját számítás, 2013
18. táblázat A „Szarvasi-1” energiafű biogáz célú értékesítéséből származó bevételek (euró) Értékesítésből származó bevételi forrás Zöld széna (400 kg kockabála) A „Szarvasi-1” biogáz alapanyagként történő termesztéséből származó bevételek évenkénti bontásban Megbízhatósági faktor Korrigált évenkénti bevételek
2013
0 100% 0
2014 300 000
2015 726 000
2016 798 600
2017 878 460
2018 928 532
2019 2020 2021 2022 981 458 1 037 401 1 096 533 1 159 036
300 000 100% 300 000
726 000 100% 726 000
798 600 100% 798 600
878 460 100% 878 460
928 532 99% 919 246
981 458 1 037 401 1 096 533 1 159 036 98% 97% 96% 95% 961 829 1 006 279 1 052 672 1 101 084
A „Szarvasi-1”energiafű biogáz alapanyagként történő értékesítéséből származó 10 éves kumulált bevétel 7 744 172 euró
Forrás: Saját számítás, 2013 19. táblázat A „Szarvasi-1” energiafű biogáz célú termesztésének CBA számítása
Diszkontálás nélküli pénzáramok Költségek Bevételek Nettó pénzáram Diszkontálási faktorok Diszkont ráta (kamatláb) Bázisév Év index Diszkontálási faktor Diszkontált pénzáramok Költségek Bevételek Nettó Kumulált összeg
Forrás: Saját számítás, 2013 78
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
-503 961 0 -503 961
-362 289 300 000 -62 290
-498 120 726 000 227 880
-586 131 798 600 212 469
-559 636 878 460 318 824
-658 276 919 246 260 970
-628 878 961 829 332 951
-739 433 1 006 279 266 846
-706 817 1 052 672 345 855
-830 729 1 101 084 270 354
0 1,0000
1 0,9434
2 0,8900
3 0,8396
4 0,7921
5 0,7473
6 0,7050
7 0,6651
8 0,6274
9 0,5919
-503 961 0 -503 961 -503 961
-341 783 283 019 -58 764 -562 725
-491 903 686 915 195 012 266 031
-443 334 678 052 234 718 500 748
-491 765 669 233 177 468 678 216
-443 466 660 460 216 994 895 210
-491 708 651 730 160 022 1 055 232
6,0% 2013
-443 325 -492 127 -443 284 646 137 670 520 695 823 202 812 178 393 252 538 -359 913 -181 520 71 019 Nettó jelenérték: 1 055 232 Belső megtérülési ráta: 32%
A „Szarvasi-1” energiafű termesztésének működési, azaz diszkontálás nélküli pénzáramai a beruházást megelőző becsléskor számszerűsíthető, azaz választ kapunk arra, hogy a biogáz célú termesztésének megkezdése után hogyan változnak a cég pénzáramai a növény termesztésének eredményeképpen, a 10 éves időintervallum alatt (40. ábra). 1500000
Bevétel és kiadás pénzáramai (euró)
1000000
500000
0 2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
-500000
-1000000
Bevétel
Kiadás
Forrás: Saját összeállítás, 2013 40. ábra A „Szarvasi-1” energiafű biogáz célú termesztésének diszkontálás nélküli pénzáramai A diszkontált pénzáram alapú értékelés alapján meghatározhatók a „Szarvasi-1” energiafű biogáz célú termesztés jövőben termelt pénzáramainak (szabad cash-flow) jelenértéke (41. ábra). Bevétel és kiadások pénzáramai (euró)
800000 600000 400000 200000
0 2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
-200000 -400000 -600000
Bevétel
Kiadás
Forrás: Saját összeállítás, 2013 41. ábra A „Szarvasi-1” energiafű biogáz célú termesztésének diszkontált pénzáramai
A „Szarvasi-1” energiafű termesztésével kapcsolatban látható, hogy az első, azaz a bázisév jelenti a legnagyobb kiadást, esetünkben a befektetett tőke, azaz a kezdeti beruházási költség 503 961 euró. A befektetett összeg megtérülése fontos szempont. Kérdés, hány év alatt térül meg a befektetés. Az angolszász szakkifejezés „Payback Period”, PP években mutatja meg a megtérülés időtartamát. A megtérülési idő kétféle számítási módszere közül (nominális vagy diszkontált megtérülés) a diszkontált megtérülési idővel számolok. Ennek lényege, hogy mennyi idő alatt térül meg a „Szarvasi-1” energiafű termesztés pénzáramlásainak jelenértéke a bázisévben befektetett tőke értékéhez viszonyítva. Mind a nominális, mind a diszkontált megtérülési mutatók használata jelentős kockázatokat (szubjektivitást) hordoz magában. A megtérülés időtényezőjét a legkisebb hiba mellett a diszkontált megtérülési idő mutatója adja, ami valójában egyfajta kamatköltséget is tud mérni. Ha a beruházáshoz szükséges tőkét hitel formájában vennénk fel az alternatív hozamnak megfelelő kamatlábon, a „Szarvasi-1” energiafű termesztésébe érdemes belevágnunk, mert megtérül a beruházott tőke az arra jutó kamatköltségekkel együtt. Esetünkben az 1 000 hektáros területen történő termesztés befektetett bázisévi költsége valamivel több, mint négy év alatt térül meg (42. ábra). 1 200 000 1 000 000
Kumulált összeg (euró)
800 000 600 000 400 000 200 000 0 -200 000
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
-400 000 -600 000 -800 000
Forrás: Saját összeállítás, 2013 42. ábra A „Szarvasi-1”energiafű biogáz célú termesztésének diszkontált megtérülése A biogáz termelés növényi alapanyagainak összehasonlító vizsgálataiból egyértelműen látszik, hogy a „Szarvasi-1” energiafű biogáz előállítás szempontjából lényeges metánkihozatala és metánhozama meghaladja a jelenleg általánosságban elterjedt silókukorica alapanyag értékeit. Azonban ahhoz, hogy az energiafű termesztésének nyereségességét és biogáz alapanyagként történő hasznosításának gazdaságosságát bizonytíhassam, megvizsgáltam a silókukorica termesztés gazdasági feltételeit, biogázalapanyag hasznosításának pénzáramait is. A silókukorica termesztésére és biogáz céljára történő hasznosításhoz szükséges tárolásra vonatkozó adatokat, valamint pénzügyi számlákat a Pálhalmai Agrospeciál Kft biztosította, amely megközelítőleg 700 hektáron 28,8 AK, saját tulajdonában lévő területen termeszt silókukoricát. A termesztés költségei a vetést megelőző őszi és tavaszi munkálatok, valamint a betakarítás költségeit is tartalmazzák. A termesztéssel kapcsolatosan felmerülő költségek (műtrágya felhasználás, növényvédőszer, vetőmag, gépi munka-önköltségen számolva és az amortizációt is beleértve-, valamint a bérköltséget is figyelembe véve) 2012/13. évben 78 440 947 forint (295 HUF/€ 80
árfolyamon számolva 265 902 €) kiadást jelentettek. A biogáz előállításhoz szükséges kukorica szilázs alapanyag gyártáshoz a termesztési költségeken túlmenően további kiadások merültek fel. A silótartósító és az egyéb gépi munka (pl. taposógépek) költségei, amelyek kalkulációjával a biogáz alapanyag előállítás költsége összesen 84 331 290 forint, azaz 285 868 euró (20. és 21. táblázat) volt. Ebből eredően a biogáz alapanyag előállításának önköltségi ára a Pálhalmai Agrospeciál Kftnél 10 862 Ft/tonna, azaz 295 HUF/€ árfolyamon számolva 36,82 euró/tonna önköltségi árat jelentett. A „Szarvasi-1” energiafű valamint a silókukorica költségei és alapanyagként történő értékesítéséből származó bevételei összehasonlíthatóságának érdekében a Pálhalmai Agrospeciál Kft. által rendelkezésre bocsátott számlákat euróban számoltam. 20. táblázat A silókukorica termesztés és biogáz alapanyag előállítás 2012/13. évi költségtételei: Silókukorica termesztés Őszi műtrágya felhasználás Növényvédőszer Vetőmag Tavaszi műtrágya felhasználás Növényvédőszer Tavaszi trágyázás Zöldtrágyázás Segédüzemek (gépi munka önköltség) Bérköltség (kukorica termesztésre eső rész) Biztosítás Egyéb szolgáltatás Silókukorica termesztés költsége összesen
Költség (€) 27 308 34 840 38 079 42 810 795 3 563 2 668 73 108 24 210 4 008 14 513 265 902
Biogáz alapanyag előállítás Növénytermesztés költsége Ipari eredetű takarmány - silótartósító Bérköltség (alapanyag előállításra eső rész) Segédüzemek (taposógépek, egyéb gépi munka) Silózott silókukorica előállítás költsége összesen
Költség (€) 265 902 7 070 254 12 644 285 869
Forrás: Pálhalmai Agrospeciál Kft., 2013 21. táblázat A biogáz alapanyag előállítás 2012/13. évi bevételei: Fajlagos Előállítási Mennyiség előállítási költség (€) (t) önköltség (€/t) Kukorica szilázs
285 869
7 763,57
36,82
Egységár (€/t) 47,53
Bevétel (€) 369 051
Forrás: Pálhalmai Agrospeciál Kft., 2013
81
22. táblázat A silókukorica biogáz célú termesztésének önköltségi árai (euró) Őszi műtrágya, növényvédőszer Vetőmag Erdő és növénybiztosítás Tavaszi műtrágya és növényvédőszer Trágyázás Összes gépi munka önköltség Egyéb szolgáltatás Bérköltség (kukorica termesztésre eső) Ipari eredetű takarmány -silótartósító Bérköltség (alapanyag előállításra eső rész) Segédüzemek (gépi munka) A silókukoricából készült biogáz alapanyag előállításának összes költsége évenkénti bontásban
2012/13 2013/14 62 148 65 690 38 078 40 248 4 008 4 008 43 605 46 090 6 231 6 620 73 108 77 677 14 513 1 534 24 210 25 589 7 070 7 472
2014/15 69 434 42 542 4 008 48 717 7 034 82 532 16 214 27 048 7 898
2015/16 73 392 44 967 4 008 51 494 7 473 87 690 17 138 28 590 8 349
2016/17 77 575 47 530 4 008 54 429 7 940 93 170 18 115 30 220 8 825
2017/18 81 997 50 239 4 008 57 532 8 437 98 994 19 148 31 942 9 328
2018/19 86 671 53 103 4 008 60 811 8 964 105 181 20 239 33 763 9 859
2019/20 91 611 56 130 4 008 64 277 9 524 111 755 21 393 35 687 10 421
2020/21 96 833 59 329 4 008 67 941 10 120 118 739 22 612 37 721 11 015
2021/22 102 353 62 711 4 008 71 814 10 752 126 161 23 901 39 872 11 643
254 12 644
268 13 434
283 14 273
299 15 166
317 16 113
335 17 121
354 18 191
374 19 328
395 20 536
418 21 819
285 869 302 441
319 989
338 571
358 248
379 084
401 149
424 513
449 256
475 456
A silókukoricából készült biogáz alapanyag előállításának 10 éves kummulált költsége: 3 734 576 euró Forrás: Pálhalmai Agrospeciál Kft. alapján, Saját számítás (2013) 23. táblázat A silókukorica biogáz célú értékesítéséből származó bevételek (euró) Silókukorica biogáz alapanyag Megbízhatósági faktor
2012/13 369 051 100% 369 051
2013/14 390 087 100% 390 087
2014/15 412 322 100% 412 322
2015/16 2016/17 435 824 460 666 100% 100% 435 824 460 666
2017/18 486 924 99% 482 054
2018/19 514 679 98% 504 385
2019/20 544 015 97% 527 695
2020/21 575 024 96% 552 023
Korrigált évenkénti bevétel A silókukorica biogáz alapanyagként történő értékesítéséből származó 10 éves kumulált bevétel 4 711 520 euró Forrás: Pálhalmai Agrospeciál Kft. alapján, Saját számítás (2013)
2021/22 607 801 95% 577 411
24. táblázat A silókukorica biogáz célú termesztésének CBA számítása (euró) Diszkontálás nélküli pénzáramok Költségek Bevételek Nettó pénzáram Diszkontálási faktorok Diszkont ráta (kamatláb) Bázisév Év index Diszkontálási faktor Diszkontált pénzáramok Költségek Bevételek Nettó Kumulált összeg Nettó jelenérték (€)
2012/13
2013/14
2014/15
2015/16
2016/17
2017/18
2018/19
2019/20
2020/21
2021/22
-285 869 369 051 83 182
-302 441 390 087 87 646
-319 989 412 322 92 333
-338 571 435 824 97 253
-358 248 460 666 102 418
-379 084 482 055 102 971
-401 149 504 385 103 236
-424 513 527 695 103 182
-449 256 552 023 102 767
-475 456 577 411 101 955
6,0% 2013 0 1,0000
1 0,9434
2 0,8900
3 0,8396
4 0,7921
5 0,7473
6 0,7050
7 0,6651
8 0,6274
9 0,5919
-285 322 368 007 82 685 165 867
-284 789 366 965 82 176 248 043
-284 271 365 926 81 656 329 698
-283 766 364 891 81 125 410 823
-283 274 360 219 76 946 487 769
-282 794 355 572 72 778 560 547
-282 325 350 947 68 622 629 169
-281 869 346 346 64 478 693 646
-281 422 341 769 60 347 753 993
-285 869 369 051 83 182 83 182 753 993
Forrás: Pálhalmai Agrospeciál Kft. alapján, Saját számítás (2013)
83
A silókukorica termesztésének működési, azaz diszkontálás nélküli illetve diszkontált pénzáramai a 10 éves időintervallum alatt (43. és 44. ábra).
800 000
Bevétel és kiadás pénzáramai (euró)
600 000
400 000
200 000
0 2012/13 2013/14 2014/15 2015/16 2016/17 2017/18 2018/19 2019/20 2020/21 2021/22
-200 000
-400 000
-600 000 Bevétel
Kiadás
Forrás: Pálhalmai Agrospeciál Kft. alapján, Saját számítás (2013) 43. ábra A silókukorica biogáz célú termesztésének diszkontálás nélküli pénzáramai
500 000
Bevétel és kiadások pénzáramai (euró)
400 000 300 000 200 000 100 000 0 2012/13
2013/14
2014/15
2015/16
2016/17
2017/18
2018/19
2019/20
2020/21
2021/22
-100 000 -200 000 -300 000 -400 000
Bevétel
Kiadás
Forrás: Pálhalmai Agrospeciál Kft. alapján, Saját számítás (2013) 44. ábra A silókukorica biogáz célú termesztésének diszkontált pénzáramai Ahhoz, hogy el lehessen dönteni melyik biogáz alapanyag termesztése gazdaságosabb, meg kell vizsgálni a fajlagos tonnánkénti előállítási költségeket a 10 év viszonylatában (25. táblázat). A „Szarvasi-1” energiafű termesztésének fajlagos költsége az első évben jelentősen meghaladja a vizsgált 10 éves időszak többi évében mutatkozó költségeket, melynek egyik magyarázata, hogy az
első évben a hektáronkénti hozam 10 t/ha, míg a növény életciklusának többi évében a biogáz alapanyag hozam 22 t/ha. Másik magyarázata, hogy a kezdeti beruházási költségek az első évben jelentkeznek, ami az alacsonyabb hektáronkénti hozammal kalkulálva eredményezik a kiugróan magas fajlagos önköltségi árat. Ezen túlmenően a „Szarvasi-1” energiafű önköltségi árai a földbérlettel kapcsolatosan felmerülő kiadásokat is tartalmazzák. A silókukorica esetében sem a földbérlettel, sem a „Szarvasi-1” energiafűhöz hasonló kezdeti beruházási költséggel nem számolunk, hiszen a kukorica termesztésével kapcsolatos költségek minden évben jelentkeznek. 25. táblázat A „Szarvasi-1” energiafű és a silókukorica, mint biogáz alapanyag előállításának önköltségi árai (euró/t) 2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
"Szarvasi-1" energiafű biogáz alapanyagként 50,39 16,46 22,23 26,64 25,43 29,92 28,58 33,61 32,12 37,76 történő előállítás önköltsége (€/tonna)
2012/ 2013/ 2014/ 2015/ 2016/ 2017/ 2018/ 2019/ 2020/ 2021/ 13 14 15 16 17 18 19 2020 21 22 Silókukorica biogáz alapanyagként 36,82 38,96 41,22 43,61 46,15 48,83 51,67 54,68 57,87 61,25 történő előállítás önköltsége (€/tonna)
Forrás: Saját számítás, 2013 A számítások eredményeképpen összefoglalva megállapítható, hogy a „Szarvasi-1” energiafűből rosszabb minőségű talajon, kisebb ráfordítással több és nagyobb gázhozamot produkáló biogáz alapanyag állítható elő, mint a jelenleg használt silókukoricából. 4.4
A BIOGÁZ ELŐÁLLÍTÁS MAGYARORSZÁGON
JOGI
ÉS
ADMINISZTRATÍV
AKADÁLYAI
Magyarország adottságai ismeretében egyértelmű a biomasszán belül a biogáz alapú energiatermelés komparatív előnye a bioetanolhoz és biodízelhez viszonyítva. A megújuló energiaforrások közül a biogáz hazánkban ismert ugyan, de ma még csekély szerepet játszik az ország energiaellátásában. Magyarországon jelenleg az állattartásból származó trágyából keletkezik a legnagyobb mennyiségű biohulladék. A trágyán belül elsősorban a sertés hígtrágya a megfelelő trágyakezelési technológiák hiányában jelentős környezetszennyezést okoz. A kommunális hulladéknak megközelítőleg 35%-a biológiailag bontható szerves anyag lenne, ezzel szemben ennek nagy részét szemétlerakó telepeken helyezzük el, így szennyezve a talajt, talajvizet és levegőt. A biológiailag bontható és felhasználható hulladékok második nagy csoportját a kommunális szennyvíz jelenti, amelynek tisztítása során magas szervesanyag-tartalmú szennyvíziszap képződik, kezelése azonban jelentős arányban megoldatlan. A harmadik csoportba tartoznak a vágóhídi, illetve az élelmiszeripari hulladékok (ételmaradékok, moslék, használt sütőolaj), de veszélyes hulladékként speciális eljárást, jelentős anyagi ráfordítást igényelnek az ártalmatlanítás során. Ezen biohulladékok biogáz termelésben 85
történő felhasználása a megfelelő C:N arány biztosítása érdekében növényi hulladékok vagy speciálisan energianövények hozzáadását igényli. Az így keletkezett biogáz már alkalmas a villamos- és hőenergia előállítására vagy tisztítás után a földgázhálózatba betáplálható vagy biohajtóanyagként alkalmazható, valamint a mezőgazdaságban tápanyag-utánpótlásra, fermentációs célra hasznosítható. 2012. első felében a Magyar Biogáz Egyesület (2012) adatai szerint hazánkban mintegy 50 biogáz üzem működött, nagy részét a mezőgazdasági hulladékra alapozott (trágya) biogáz üzemek adják, ugyanakkor 13 szennyvíztisztítóra és 8 kommunális hulladéklerakóra épülő gázerőmű is található. Ezek többségében kombinált áram- és hőtermelés folyik. A 2011-ig engedélyeztetett biogáz üzemek a szerződéses időtartamukra az Energia Hivatal által rögzített átvételi árakkal kalkulálhatnak (Melléklet 9.6 táblázat). Azonban a Kötelező Átvételei Tarifarendszer (KÁT) 2012-re teljesen megszűnt, így az újonnan telepített biogáz üzemek az amúgy is alacsony hatósági átvételi árat (2013-tól átlagosan 23 forint/kWh) sem kapják meg az előállított villamos energia átadásáért. Kérdés, hogy a magyar biogáz ipar jövője az osztrák példát fogja-e követni egy stagnálást követő leépüléssel. 2011-re vonatkozóan konkrét biogáz mennyiségi adat nem áll rendelkezésre, ezért vizsgálataimat TIHANYI et al. (2012) metodikájára alapozom. 2011-ben összesen 19 907 kWh biogázra alapozott beépített villamos teljesítmény volt az országban, az éves szintű elvárt termelés 149,3 GWh számolható. Ha ezt a gázmotorok teljesítményétől függően azok hatásfokának (25-45%) átlagával korrigálom (35%) eredményként megkapom az országban felhasznált biogáz maximum teljesítményét, amely 1,536 PJ energiával egyenértékű. Összehasonlítható adatok csak 2010-ből állnak rendelkezésre. Az EUROBSERVER 2010-es adatai szerint a megtermelt biogáz mintegy 1,28 PJ energiával (2009-ben 0,987 PJ energiával) volt egyenértékű. Ezt a mennyiséget összehasonlítva az ország földgáz alapú felhasználásával látható, hogy a 2010. évi 423,1 PJ összes földgázenergiának elenyésző hányadát, 0,3%-át (2009-ben 0,23%-át) lettünk volna képesek helyettesíteni biogázzal (26. táblázat). Tehát a biogáz üzemek számának növekedésével potenciálisan növekszik a földgáz helyettesíthetősége vagy kiváltása, de véleményem szerint nem fogunk oda eljutni, hogy képesek legyünk akár 5%-nál nagyobb mértékben helyettesíteni a földgázt. Igaz ez azért is, mert a jelenlegi trend szerint a hazai biogáz üzemek rendszerint csak egy-egy mezőgazdasági üzem vagy szennyvíztisztító telep energiaellátását oldják meg. Ezzel szemben Németországban vagy Ausztriában egész települések energiaszükségletét képesek biztosítani. 26. táblázat A földgáz szerepe a hazai energiaellátásban 1990 1995 2000 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Földgázforrások (PJ) 373,73 389 411,24 511,88 487,55 508,2 498,81 454,79 474,4 426,9 423,1 362 Belföldi felhasználás (millió m3) 11 167 11 517 11 866 14 557 14 464 14 257 13 435 12 625 12 383 10 826 12 613 11 200 Csúcsnapi fogyasztási adat (ezer m3/nap) 54 923 64 472 73 658 84 803 84 234 91 665 89 006 76 245 79 052 74 317 73 372 65 452
Forrás: ENERGIA HIVATAL, 2013 Az Energia Hivatal adataiból látható, hogy hazánk belföldi földgáz felhasználása a 2003. évi csúcs után mérséklődött. A gázfelhasználás csökkenése egyrészt az emelkedő átlaghőmérséklettel, másrészt az ipari termelés csökkenésével magyarázható. Mivel a gazdasági és a pénzügyi válság hatásai elhúzódnak, nem valószínű, hogy az ipari termelés mértéke jelentősen növekedne az 86
elkövetkezendő 10 évben, így a belföldi gázfelhasználás mértékének további csökkenése prognosztizálható. A biogáz felhasználáshoz nem csak egy hatékony technológiájú üzemre van szükség, hanem egy integrált hálózati infrastruktúrára is, így a gázvezetékekre, alállomásokra és fűtési hálózatokra. Magyarország földgáz rendszere jól kiépített, a települések 90,8%-a rendelkezik vezetékes gázzal, a tüzelőberendezések alapvetően korszerűek, jól szabályozottak. Ebből kifolyólag evidens lehetne a biogázt földgáz helyettesítésére használni, a tendenciájában növekvő kőolaj és így a gázárak mérséklése céljából. Ugyanakkor a „zöld áram” példájára a „zöld gáz” állami szubvenciója hiányzik, holott a biometán földgázhálózatba táplálása az ilyen állami szabályozók („zöld gáz” tarifa), jogi háttér (a tisztított biogáz paraméterei) és hatósági beavatkozás (a betáplálási folyamat ellenőrzése) nélkül elképzelhetetlen. Enélkül vonzóbb alternatívát jelent a nyers biogáz üzemek számára a tisztítatlan biogáz elégetése és az így keletkező elektromos áram és hőenergia lokális felhasználása. Osztom JOBBÁGY et al. (2010) véleményét, miszerint „olyan törvényi szabályozási és támogatási rendszerre van szükség, amely egyértelművé teszi a potenciális vállalkozók számára, hogy a biogáz előállítás (és dúsítás) – kiemelten a kommunális, mezőgazdasági és ipari hulladék alapanyag esetében – összhangban áll az országos energiastratégiai és környezetvédelmi célkitűzésekkel”. A biogáz ipari beruházások jövőjét az alábbi adminisztratív akadályok nehezítik: túlságosan bonyolult a hazai bürokratikus eljárásrend, a biogáz üzemekre és a hálózati csatlakozásra, betáplálásra vonatkozó engedélyezési eljárások tovább nehezítik a fejlesztéseket, mivel egy biogáz üzem beindításához több, mint 20 hatóság hozzájárulása szükséges a hatósági engedélyek megszerzése rendkívül időigényes (átlagosan 2 év), a beruházónak az engedélyek beszerzése jelentős anyagi ráfordítást, akár több millió forintot is jelent, az engedélyező hatóságok gyakran nem is értenek a biogáz üzemek gyakorlati működéséhez és működtetéséhez. Jelentős kockázatot rejt a szabályozatlanság hiánya: nincs átfogó műszaki szabályozási keret a biogáz földgázhálózatba történő betáplálására vonatkozóan, nincs meg a biogáz minőségi paramétereiről szóló szabályozás, annak ellenére, hogy ezt más európai ország már alkalmazza, nincs meg a biogáz hálózati betáplálásával kapcsolatos szükséges ismeret és tapasztalat. A biogáz üzemek financiális támogatásának hiánya az alábbi gondokat hordozzák: problémát jelent, a nem megfelelő és bizonytalan állami támogatási rendszer, amelynek eredményeképpen a befektetők más európai országokban létesítenek biogáz üzemet, hiányoznak a kiszámítható gazdasági mutatók, amelyek alapján a szükséges befektetői döntést meg lehetne hozni, nincs semmilyen financiális ösztönző a biometán földgáz vezetékbe történő betáplálására, földgáz- vagy üzemanyag-helyettesítő felhasználására, a biogázból előállított villamos energia értékesítése nem nyereséges, ha az üzemek nem tudják felhasználni vagy értékesíteni a hőenergiát, Magyarországon alacsony mértékű és változó volt a zöldáram átvételi ára (legutoljára 9,5 euró cent), ami figyelmen kívül hagyta a napon belüli csúcsidőszakban vagy csúcsidőn kívül betáplálást. Ezzel szemben az európai átlag átvételi árak 27/28 euró cent/1 kWh zöldáram mozogtak,
87
hiányzik a beruházási hajlandóság, mivel állami támogatást nem kap a biogáz üzem, így a beruházás megtérülése 8-9 év (állami szubvencióval 6-7 év).
Mindezek ellenére a Magyar Biogáz Egyesület (2011) véleménye szerint 2020-ig akár 500 biogázüzem is létesülhet Magyarországon. A jelenlegi ipari növekedési trendet és a fejlesztések előtt álló akadályokat figyelembe véve ezt nem tartom reálisnak. Összegzésképpen megállapítható, hogy a hazai földgázfüggőséget a Magyarországon előállítható és betáplálható biogáz mennyisége nem képes jelentős mértékben csökkenteni. Ugyanakkor elterjesztése és felhasználása uniós kötelezettségvállalásunk részét képezi. A földgázhálózatba történő betáplálás megvalósítását elsősorban a törvényi szabályozás, a pénzügyi feltételek, és az anyagai ösztönzők hiánya jelenti. Mivel Magyarországon nem működik a zöld villamos energiára vonatkozó kötelező átvétel, a földgázhálózati betáplálásnak pedig nincs meg a szükséges szabályozási környezete és hiányzik a megfelelő infrastruktúra, véleményem szerint a tisztított biometán bioüzemanyag célú felhasználási módján indokolt gondolkodni. 4.5
A KÖZLEKEDÉSI ÁGAZAT PROBLÉMÁI MAGYARORSZÁGON
Disszertációm korábbi fejezeteiben rámutattam arra, hogy a jelenlegi technológiai szint mellett biztonságosan előállítható bioüzemanyagok közül a biometán tudja leginkább szolgálni azt a célt, amelyet az NCsT-ben tett, közlekedésben előírt 10%-os megújuló energia használatra vonatkozó vállalásból eredő kötelezettségünk teljesítésére irányul. A hazai közlekedési ágazat első és legnagyobb problémájaként a megújuló energiával működő gépjárművek csekély számát és a kiépítetlen infrastruktúrából származó hátrányt kívánom megjelölni. 2010-ben az európai OECD országokban értékesített új személygépjárművek száma csökkeni kezdett. Ez egyrészről a pénzügyi-gazdasági válságnak, másrészről a kormányok által támogatott „selejtezési”intézkedések lezárásának tudható be, amelyek keretében a támogatást nyújtó kormányok a régi, környezetvédelmi és energiahatékonysági szempontból elavult járművek lecserélését pénzügyi ösztönzőkkel segítették. A német roncsautó program volt a legnagyobb horderejű Európában, 2009-ben a közel 2 millió új gépjármű támogatásához mintegy 5 milliárd euró nagyságrendű támogatási csomagot különítettek el. Ezt a támogatási konstrukciót megszüntetve 2010-re Németországban a 2009-es eladásokhoz képest 29%-kal esett vissza az értékesített új járművek száma, míg Olaszországban 9%-kal, Görögországban 36%-kal esett vissza a személygépkocsi értékesítés volumene (EIA, 2012). Franciaország volt az egyetlen uniós tagállam, amely a kiselejtezési támogatását fokozatosan vezette ki: 2009-ben mintegy 1 200 euró/gépkocsi, 2010. első felében megközelítőleg 800 euró/gépkocsi és 2010. második felében 500 euró/gépkocsi támogatást nyújtott. Ennek köszönhetően az értékesítésben tapasztalt 2,2%-os visszaesés nem volt olyan markáns, mint más európai OECD országban. Két országban, az Egyesült Királyságban és Spanyolországban az eladott gépkocsik száma nem csökkent. Az Egyesült Királyságban 2010-ben az előző évhez képest 2%-kal több személygépkocsit értékesítettek, annak ellenére is, hogy a roncsautó programot 2009-ben befejezték. A spanyol 3%-os értékesítési volumen növekedésének elsődleges oka az volt, hogy 2010 júliusától egy új adónem lépett életbe, amely „hozzáadott-érték adó” formájában az új személygépkocsik vételárát növelte. Emiatt az első félévben jelentős volt a személygépkocsi csere, a forgalomba helyezett új gépjárművek száma meghaladta az előző év hasonló időszakában mért adatokat. Az értékesítési volumen növekedéséhez szintén hozzájárult, hogy a roncsautó programot 2010 végén megszüntették. A prognózisok szerint az OECD Európa országaiban 2013-2014-re a makrogazdasági kilátások javulnak, így a fogyasztói bizalom
88
helyreállásával az új személygépjárművek értékesítési szintje visszaáll a pénzügyi-gazdasági válság előtti szintre (EIA, 2012). Az Unió egyes tagállamai már most jelentős pénzügyi alapot különítettek el a villamos hajtású személygépkocsi technológia tömeges terjesztésére és ennek promóciójára, mivel a 2020-ig meghatározott célok között ambiciózus célkitűzésként szerepel az elektromos járművek piaci bevezetése. Németország mintegy 500 millió eurót allokált a „Nemzeti Elektro-Mobilitás Fejlesztési Tervben” a 2020-ra forgalomba helyezendő közel 1 millió elektromos személyautó célérték eléréséhez. Franciaország megközelítőleg 1,5 milliárd eurót fog költeni a 2 millió villamos hajtású és hibrid üzemmódú személygépkocsik 2020-as bevezetésére. Az Egyesült Királyságban bevezették az elektromos autókra vonatkozó támogatási rendszert, amely 2011. január 1-től vehető igénybe, gépkocsinként akár 6 000 euró támogatási összegig. Ezen túlmenően egy új feltöltő állomás hálózatot fognak kialakítani az utcákon, autóparkolókban, valamint a bevásárló központokban és kiskereskedelmi létesítmények közelében (EIA, 2012). Az ágazati korlátok közül a második a szükséges társadalmi ösztönzők hiányából fakad. Az elektromos járművek és a plug-in hibrid elektromos járművek terjesztésére vonatkozó jelentős kormányzati erőfeszítések ellenére az ilyen típusú gépjárművek értékesítési volumene igen alacsony Európában. A spanyol kormány 2 000 lítium ionos akkumulátorral rendelkező elektromos gépkocsi forgalomba helyezését tűzte ki célul 2009-2010-re, és 20 000 elektromos és hibrid személygépkocsit 2011-re. Ennek ellenére 2010 decemberében csak 98 elektromos hajtású és 778 hibrid személygépjárművet értékesítettek, melyekhez átlagosan 4 000 euró/személygépkocsi támogatást nyújtott az állam (EIA, 2012). Németországban, a forgalomban lévő 49,6 millió személygépkocsiból csak 22 300 hibrid üzemmódú, további 1 500 elektromos jármű volt 2010-ben. Ebből következik, hogy a gépkocsiállomány kevesebb, mint 0,1%-a környezetbarát gépjármű (EIA, 2012). Az elektromos és a hibrid üzemmódú személygépkocsik jelenlegi terjesztési korlátait azok viszonylag magas ára és a szükséges töltési infrastruktúra hiánya okozza. Az új technológiák tömeges bevezetésével azonban ezek eladási volumene is növekedni fog a jövőben. A számok és a hiányosságok fényében nyilvánvaló, hogy a közeljövőben ezeket a hajtási módokat nem lehet olyan mértékben elterjeszteni, hogy azok megfeleljenek a nemzeti és uniós elvárásoknak. Ebből kifolyólag ösztönözni indokolt mindazon módszereket, amelyek a hagyományos fosszilis üzemanyaggal működő gépjárművek minimális átalakításával ugyan, de érdemben és széles körben alkalmazhatók, mint például a biogáz, bioetanol vagy biodízel. Magyarország számára az NCsT-ben tett, majd a Széll Kálmán Tervben megerősített megújuló energia mennyiségének vállalása komoly akadályokba ütközhet a nemzetgazdasági ágazatokban, amely akadályok elsősorban a vonatkozó jogszabályok ellentmondásából, a jelenlegi kötelező átvételi rendszer (KÁT) és a megújuló energia használatát ösztönző rendszerek hiányából, valamint a megújuló energiafelhasználás szükségszerűségének társadalmi tudatlanságából fakad. A közlekedési ágazatban 2000-2008 között több mint 40%-kal nőtt a felhasznált energia mennyisége (45. ábra). Ehhez különböző társadalmi és gazdasági tényezők egyaránt hozzájárultak. A 20042006-os években egyrészt a lakosság gazdasági gyarapodása idézte elő a növekvő energiahasználatot (ez a növekedés nem csak a közlekedési ágazatra jellemző, ugyanilyen tendencia figyelhető meg a háztartások energiafelhasználásának változásában), másrészt a növekvő gépkocsiállomány is hozzájárult a közvetlen energiafelhasználás növekedéséhez. A 2008-ban bekövetkező, de valójában 2009-ben érezhető gazdasági válság azonban az energiafelhasználás alakulásán is megmutatkozik, amikor is a háztartások és a közlekedési szektor energiafogyasztása egyaránt csökkenni kezdett. A pénzügyi és gazdasági válság nem csak Magyarországon, hanem általában a fejlett országokban is a közlekedési ágazat gyengülését idézte elő. Nemzetközi szervezetek az ágazat energiaigényének stagnálást prognosztizálják hosszabb távon (OECD, 2011).
89
6000
5000
ezer toe
4000
3000
2000
1000
0 1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
Forrás: EUROSTAT, 2012 45. ábra A közlekedési ágazat közvetlen energiafelhasználása Magyarországon A hazai közlekedési ágazatot vizsgálva indokolt kitérni a gépjárműállomány nagyságára és a gépjárművek átlagos életkorára is. Magyarországon 2012-ben közel 3 millió személygépkocsi volt forgalomban. 2000-2008-ig a személygépkocsi állomány fokozatosan növekedett, meghaladva a 3 millió járművet, majd a pénzügyi és gazdasági válság hatására 2009-től lassan, de fokozatosan csökkent az ágazatban felhasznált energia mennyiségéhez hasonlóan (46. ábra). A motorkerékpárok száma. 2000-2011. között mintegy 60%-kal emelkedett, 2011-ben meghaladta a 147 000 ezer darabot. A forgalomban lévő teherautó állomány a vizsgált időszakban mintegy 18%-kal növekedett, az autóbusz állomány 17 500 gépjármű körüli szinten stagnált (KSH, 2012). A magyar és az uniós átlag motorizáltság mértékének összehasonlításából kiderül, hogy 2000-2011 között az uniós átlag növekedését a gazdasági válság nem fékezte, ezzel szemben a magyar mutatók 2009-től visszaesést mutatnak (EUROSTAT, 2012). Magyarországon tehát fontos a közlekedéspolitikai kérdés. Ezért a tömegközlekedés fejlesztésének érdekében kiemelt figyelmet kell fordítani a forgalomba helyezett gépjárművek életkorára, technikai felszereltségükre és környezetvédelmi besorolásukra. 3 500 000 3 000 000 2 500 000 2 000 000
1 500 000 1 000 000 500 000 0 2000
2001
2002
2003
2004
Motorkerékpár
2005
2006
2007
Személygépkocsi
2008
2009
2010
2011
Teherautó
Forrás: KSH, 2012 46. ábra Magyarország közúti gépjármű-állomány változása 90
2011 végén a személygépkocsi-ellátottság hazánkban 298 db/1000 fő volt, ami nagyjából megegyezik északi szomszédunk Szlovákia adataival (294 db/1000 fő), ugyanakkor messze alatta marad Csehország (424 db/1000 fő) vagy Litvánia (506 db/1000 fő) értékeinek. A nálunk jóval motorizáltabb, nyugat-európai országokról ne is beszéljünk. Az EU27 azonos időszakának átlaga 473 db/1000 fő-t tett ki (EUROSTAT, 2012). A gépjárműállomány vonatkozásában célszerű vizsgálni a forgalomban lévő gépkocsik és tehergépjárművek átlagos életkorát is. Megállapítható, hogy hazánkban a legalacsonyabb átlagéletkor 2006-ban volt mind a személygépkocsi, mint pedig a tehergépkocsik tekintetében, azóta viszont mindkettőnél folyamatosan növekszik (47. ábra). A gépjárművek átlagéletkorának növekedése egyértelműen a pénzügyi és gazdasági válságnak tudható be. Ugyanakkor kijelenthető, hogy a gépjárműpark esetleges jövőbeli bővülése nem hozza feltétlenül magával a fosszilis energiahordozók mennyiségi növekedését (POPP-POTORI szerk., 2011), mivel az újabb, modernebb forgalomba hozott gépjárművek már gazdaságos energiafelhasználást tesznek lehetővé, valamint a fogyasztói szokások változásának köszönhetően az üzemanyag fogyasztás csökkenhet. 14,0 12,0
átlagos életkor
10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 2002
2003
2004
2005
2006
személygépkocsi
2007
2008
2009
2010
2011
tehergépkocsi
Forrás: KSH, 2012 47. ábra Gépkocsi állomány átlagos életkorának alakulása Magyarországon Hazánkban a jelenlegi személygépkocsi-állomány alternatív (hibrid, villamos hajtású, egyéb: LPG, CNG, metanol, bioetanol vagy biodízel) hajtásmódú személygépkocsik tekintetében, azok üzemanyag összetételére vonatkozóan statisztikai adat nem áll rendelkezésre. 2009-től a KSH egyéb kategóriában, összevontan tünteti fel a LPG, CNG, LPG/benzin, CNG/gázolaj, metanol, növényolaj, biogáz, bioetanol/benzin, CNG/benzin hajtású személygépkocsik számát. 2011-ben ebbe a kategóriába tartozó személygépkocsik száma 10 265 volt, ami a személygépkocsi állomány 0,3%-át tette ki (KSH, 2013). Azonban az E-85 bioüzemanyag eladási mennyiségeiből és a forgalomban lévő gépkocsik számából lehet következtetni az etanolos járművek számára. Ez 2012-ben mintegy 9 500 gépjármű lehetett, amely minimális az összes személygépkocsihoz viszonyítva (SOMOGYI, 2012). Magyarország jövőre vonatkozó elképzelései világosak, azonban a kitűzött célok felé történő elmozdulás még várat magára. Fontosak az alternatív hajtóanyagok, de ezek ösztönző rendszere, akár az előállítás támogatásának, akár a felhasználás támogatásának vonatkozásában megszűnt. Sem adókedvezmény, sem pedig pénzügyi ösztönzők nem segítik a biohajtóanyagok lakosság körében történő elterjedését. A nyugat-európai országokhoz hasonlóan nálunk is kiemelt kormányzati cél az elektromos, hidrogén és hibrid alapú technológiák elterjesztése, az ezt szolgáló infrastruktúrák azonban teljes mértékben hiányoznak, kialakításuk több évet, akár évtizedet is igénybe vehet. További cél a melléktermékek és hulladékok nagyobb arányú felhasználása, mind a biogáz, mind a 91
tüzeléstechnikai alkalmazás területén. Magyarország természeti és agroökológiai adottságaiból kifolyólag célszerű a biomasszából előállítható hajtóanyagokra koncentrálnunk, hiszen képes az élelmiszer- és takarmányigényt meghaladó energetikai célra felhasználható többlet biomassza fenntartható, versenyképes áron történő előállítására. Összefoglalóan megállapítható, hogy a fenti megoldandó ágazati problémákat, mint például a jelentős energiafelhasználás, fosszilis üzemanyagból származó káros ÜHG kibocsátás, elsősorban közlekedésben használt meghajtási módok fejlesztésével lehet kezelni. Ugyanakkor az európai példáknál bemutatott számok és infrastrukturális hiányosságok igazolják azt a feltevésemet, hogy az elkövetkezendő 5-10 évben is az eddig már bevált, biomasszából nyert különböző hajtóanyagoké a fő szerep. A közlekedési ágazat harmadik legjelentősebb problémáját a bioüzemanyagok használatára alkalmatlan vagy csak részben alkalmas motorok, azok motortechnikai korlátai jelentik. A jelenlegi európai gépjárművek – konstrukciós kialakítás miatt – csak korlátozott mennyiségben bioüzemanyagot tartalmazó üzemanyaggal képesek problémamentesen üzemelni. Az uniós klímacsomag nagy lendületet adott a megújuló energiával működő motorok fejlesztésének, ugyanakkor a bioüzemanyaggal működő gépkocsiknál az alkatrészek gyors kopását figyelték meg. Az uniós célértékek minden tagállamot, így Magyarországot is kötelezik a közlekedésben használt 10%-os megújuló energia arány betartására. Mivel hazánk elkötelezte magát a megújuló energiaforrások használatára, ami egyben az ország gazdasági fejlődésének záloga lehet, a hazai NCsT-ben a 2020-ig alkalmazandó bioüzemanyagok aránya is meg lett határozva, annak ellenére, hogy az irányelv ezt nem írja elő. Az NCsT az ország teljes bruttó energiafogyasztását 19 644 ktoe körül valószínűsíti 2020-ban, amiből a közlekedés energiaigénye ennek megközelítőleg 27%-a (2011-ben 26,4%), azaz 5 349 ktoe körül alakul. 2020-ban ennek az energiaigénynek 10%-át, azaz 535 ktoe-t kell megújuló energiával helyettesíteni. POPP-POTORI (2011) tanulmánya szerint hazánkban 2020-ban a közlekedésben a megújuló energiák várható összetétele energiatartalom alapján számítva a következőképpen alakul: 56,8% (304 ktoe) bioetanol, 37,8% (202 ktoe) biodízel, 4,5% (22 ktoe) megújuló energiaforrásból előállított villamos energia, 0,9% (5 ktoe) egyéb bioüzemanyag, elsősorban a tömegközlekedésben és a hulladékszállításban felhasznált biogáz lesz (27. táblázat). A cselekvési tervben felvázoltak értelmében vállalásainkat első generációs bioüzemanyagokkal teljesítjük, a bioetanol előállítás fő alapanyaga a kukorica, a biodízelé a repce, illetve hulladékok (állati zsírok, használt sütőolaj) lehetnek. A helyettesítendő üzemanyag energiatartalmának figyelembe vételével mintegy 16% bioetanol és 6% biodízel bekeverését vállaltuk. Az ehhez szükséges saját termelésű alapanyag rendelkezésre áll, azonban a gyártó kapacitás még nem kiépített, ezért további jelentős beruházások lesznek szükségesek a vállalt bekeverés teljesítéséhez. 27. táblázat A megújuló forrásból származó energiák a közlekedésben Magyarországon (2005-2020) Me.: ktoe Megoszlás, Megnevezés 2005 2010 2015 2020 2020 (%) Bioetanol/ETBE 5 34 106 304 56,8 Biodízel 0 110 144 202 37,8 Hidrogén 0 0 0 0 0,0 Megújuló energiaforrásból előállított elektromos energia (közút) 0 0 0 2 0,4 Megújuló energiaforrásból előállított elektromos energia (egyéb) 0 6 15 22 4,1 Egyéb (biogáz) 0 0 1 5 0,9 Összesen 5 150 266 535 100,0 Forrás: POPP-POTORI, 2011 92
A bioüzemanyagok fokozottabb elterjesztéséhez magasabb bioüzemanyag komponenst tartalmazó hajtóanyag vagy tiszta bioüzemanyagot felhasználni képes járművek elterjedése szükséges. A személygépkocsiknál a jelenlegi motorok fizikai korlátai szabnak határt. Az európai autógyáraknak egy új technológiájú, magasabb bioüzemanyag komponenssel üzemelő motort kifejleszteni, piacra juttatni megközelítőleg 7-10 év. A tisztán bioüzemanyaggal működő gépkocsik elterjesztéséhez és működtetéséhez további infrastrukturális fejlesztések szükségesek. A közlekedési ágazat energiafelhasználásának, az ÜHG-kibocsátás csökkentésének és a személygépjárművek átalakíthatóságának korlátait is figyelembe véve Magyarországon a tömegközlekedés modernizációja jelentheti a megoldást. Ennek érdekében megfontolandó, hogy a tömegközlekedést milyen módon lehet bevonni a 2020-as célértékek teljesítésébe, hiszen egy egységesített tömegközlekedéssel és a tömegközlekedésben használt alternatív üzemanyagok (bioetanol, biogáz) terjesztésével lehet csak az előirányzott célértékeket elérni, valamint a felmerülő problémákat költséghatékony módon kezelni. Mivel Magyarországon a biogáz alapanyagai adottak, jelentős mennyiségben állnak rendelkezésre, véleményem szerint e hajtóanyag fejlesztésére és alkalmazására indokolt koncentrálni, így az egyéb megújuló energiából származó üzemanyagokat érintő esetleges kritikákat is elkerülhetjük. Ezért disszertációm további részében arra koncentrálok, hogy rámutassak, és érvekkel támasszam alá, hogy a feldolgozó kapacitás hiányából származó bioetanolt biometán hajtóanyaggal gazdaságosan lehet pótolni. 4.6
A BIOMETÁN VÁROSI FELHASZNÁLÁSÁNAK NEMZETGAZDASÁGOSSÁGI KÉRDÉSEI
Magyarország 2020-as vállalásai között szerepel a bioüzemanyagok 10%-os részesedése a közlekedésben felhasznált összes üzemanyagból. A fenntartható bioüzemanyag-előállítás és felhasználás követelményeit a 343/2010 (XII.28) Korm. rendelet rögzíti, amely előírja a kötelező biokomponens bekeverési kötelezettséget 2013. december 31-ig. Ennek értelmében energiatartalomra vetítve a bioetanolból 3,1% és biodízelből 4,4% bekeverés kötelező. A bioüzemanyagok jelentős, a vállalt 10%-os bekeverési kötelezettségének biztosítása a személygépjármű állománnyal nem megoldható, mivel egyrészről a jelenlegi személygépkocsi állomány 10%-nál nagyobb mértékű bioüzemanyag befogadására nem képes a motor meghibásodása nélkül, másrészről az elérendő célértékhez a személygépjármű állomány által fogyasztott bioüzemanyag mennyiség nem elegendő. Ezért kézenfekvőnek tűnhet a városi tömegközlekedés, illetve városi hulladékbegyűjtés rendszerének modernizálása. Ehhez regionális vagy helyi kezdeményezésekre és azok támogatására van szükség. 4.6.1 A biometán európai példája a városi közlekedésben A biometán városi közlekedésben történő felhasználására számos európai példa áll rendelkezésre, ezek közül 2 várost (Lille, Róma) emelnék ki, amelyek méretüknél, személygépkocsi használatuknál, önkormányzati felépítésüknél fogva hasonlíthatók Budapesthez. Ezen túlmenően példa jelleggel mutatom be a biometán városi felhasználásának svéd úttörőit, Göteborgot és Stockholmot. Azokban a városokban ahol a biometánt jellemzően tömegközlekedésre használják, alapvetően kétféle szemléletet tudunk megkülönböztetni. A projekt típusú szemlélet keretében úgynevezett „pilot” projekt keretében egy-két CNG alapú, de biometánnal működő járművet állítanak be a közlekedésbe. A hálózat típusú szemléletet alkalmazó városokban messze mutató stratégiát állítanak fel arra vonatkozóan, hogy a városokban keletkező hulladékokból vagy szennyvízből előállítható biometánt a városi tömegközlekedés és a városi hulladékbegyűjtésre szolgáló 93
gépjárművek használják fel. Ezen felül a lakosság energiaigényét is kiszolgálják, amellyel extraprofitot termelnek a városi biometán előállító üzemek. Mindkét szemlélet esetén a városok biztosítják a biogáz előállítást és tisztítást, a töltőállomások infrastruktúrájának kiépítését és a CNG (biometán) üzemelésű gépjárműveket. Projekt típusú szemlélet keretében ehhez általában kétoldalú megállapodást ír alá az önkormányzat a magánbefektetőkkel egy biometán felhasználásra vonatkozó induló projekt esetén (Lille és Róma). Konkrét példa Lille városa és annak agglomerációja, ahol a város önkormányzata szerződésben vállalta a biometán töltőállomások kiépítését, ha a közterület fenntartó vállalat CNG motorral felszerelt szemétszállító járműveket állít forgalomba. A hálózati szemléletet képviselő városok azonban az egy közös célt elérendő érdekelteket egy hálózatba integrálják (Göteborg, Stockholm). A fentebb említett városok különböző intézkedéseket hoztak az eltérő korábbi tapasztalatoknak (illetve annak hiányának) köszönhetően. Ezen intézkedések hatására új CNG motoros járművekkel bővült a városi (vagy a városi közművekhez tartozó) gépjárműállomány, vagy a régebbi dízelmotorok CNG átalakításával az új üzemanyag meghajtásra tértek át. Mindkét esetben hosszú távú szerződések garantálják a biometán felhasználást és értékesítést, így ez kölcsönös felelősségvállalást eredményez a felhasználó és eladó között (PÄDAM S. et al., 2010). Mindehhez jelentős információs kampány is járult egyrészt a lakosság, másrészt a cégek és a többi, szomszédos önkormányzat körében. A 2007-ben elkezdett biometán piaci bevezetésére vonatkozó munka kezdetén Lille és Róma városa megfogalmazta a 2010-re teljesítendő, CNG motorral rendelkező, biometán üzemanyaggal működő gépjárműparkjának indikátorait. Mivel a két városban a közterület fenntartó vállalat a város tulajdonában van (a Fővárosi Közterület fenntartó Vállalat Budapest esetében is), racionális lépésnek tűnt a „pilot” projekt megvalósítása saját hatáskörben. Célul tűzték ki, hogy a légszennyezés mérséklésére, a városok tudatos környezetvédelmének előmozdítására a korábbi dízelhajtású hulladékgyűjtő járműveket biometán üzemmódúra cserélik. A 2010-es célérték Lille és vonzáskörzete esetében 10, Róma esetében 55 szemétszállító gépjármű cseréje volt. Lille várossal ellentétben Róma sajátságos hulladékgyűjtési rendszere miatt az elérendő gépjármű flotta tervezett számát nem tudta teljesíteni, mert 55 helyett csupán 19 nehéz gépjármű cseréjére került sor. Ugyanakkor a svéd városok, ahol a biometán „kultúra” viszonylag régen kialakult, a CBG gépjárművek száma, és a CBG használatba bevont érdekeltek köre is nagyobb (28. táblázat). 28. táblázat Európai városok biometán hajtóanyagú járműveinek száma 2010-ben Előállított biometán alapanyaga
Nehéz Könnyű gépjárművek gépjárművek száma * száma
Flottaüzemeltető
Lille
Szennyvíziszap és biohulladék
10 (10)
Közterület fenntartó vállalat
Róma
Depóniagáz
19 (55)
Közterület fenntartó vállalat
Göteborg
Szennyvíziszap szántóföldi növényi hulladékkal keverve
Szennyvíziszap Stockholm szántóföldi növényi hulladékkal keverve
25
160
Privát szektor-céges autók, közigazgatás
95
Városi tömegközlekedési vállalat, Közterület fenntartó vállalat, Privát szektor-céges autók, közigazgatás
*a ( )-ben lévő értékek a 2010-re kitűzött célértékek Forrás: PÄDAM S. et al., 2010 94
A politikai és gazdasági intézkedéseinek eredményességét értékelve a városok több helyi adottságon alapuló, illetve nemzeti szabályozás hiányából fakadó CBG elterjesztését akadályozó tényezőt azonosítottak (29. táblázat). 29. táblázat Európai városok CBG-vel kapcsolatosan felmerült problémái Róma
Lille
Göteborg és Stockholm
Kiemelkedően magas beruházási költségek
Városon belül hiányzik a CBG/CNG töltőállomás infrastruktúra
Túl sok elérhető CNG modell
Nincs támogatás a CNGről CBG alkalmazására történő áttérésre
Nincs CBG vs. fosszilis üzemanyag ösztönző, míg biogázból történő elektromos energia-termelésnél igen
A CBG kereslet meghaladja a kínálatot, üzemanyag hiány jelentkezik
Hiányoznak a CBG minőségére vonatkozó nemzeti jogszabályban foglalt kritériumok
Fogyasztói bizalom a hagyományos fosszilis üzemanyagok tekintetében
Kevés CBG-ről szóló információ a lakosság körében
Töltőállomások hiánya
Különböző szintű (helyi, regionális, nemzeti) támogatások
CBG használatával csökken az egy tankkal megtehető távolság
A gázüzemű gépjárművek Az anaerob fermentáló üzem piaci hátrányai magas beruházási költsége
A CNG gépjárművek beszerzése drágább, mint a fosszilis üzemelésűeké
Forrás: PÄDAMS. et al., 2010 Míg a CBG projekteket indító városoknál Lille és Róma a legfőbb problémát a biofinomítók beruházási költsége, illetve a szükséges infrastruktúra kialakításának költsége jelenti, addig a CBG piacon vezető Göteborg és Stockholm esetében már a CNG gépjármű modellek túlkínálata és a biometán iránt mutatkozó túlkereslet okoz problémát. A CBG/CNG megfelelő piaci penetrációjának eléréséhez az állam országos szinten támogatja az alternatív meghajtású gépjárművek terjedését. A támogatásra magánszemélyek, társas vállalkozások és önkormányzatok egyaránt pályázhatnak (30. táblázat). Ezek közül kiemelem Lille példáját, ahol az agglomeráció önkormányzataival kötött szerződésben Lille rögzítette a társult önkormányzatok 20%-os zöldautó kötelezettségét, amelynek értelmében Lille a zöld (CBG) szemétbegyűjtésért cserébe az önkormányzatoktól a közigazgatásban használt gépkocsik átalakítását és/vagy cseréjét kérte, ezzel hosszú távú érdekeltséget biztosítva a Lille-ben előállított biometán felhasználói körének. Ennek tükrében megvizsgáltam Budapest CBG/CNG használatára vonatkozó adottságait. A Budapesten kialakult emissziós értékek és a közlekedési állapotok szükségessé teszik a hatásos beavatkozást, a konkrét cselekvést. Ahhoz, hogy Magyarország a kontinens gázüzemű járműparkjának 1%-át elérje, mintegy 1 500 CNG autóbusz és 1 100 nehézgépjármű forgalomba állítására lenne szükség (FIAT, 2012).
95
30. táblázat Európai városok biometán előállítással és felhasználással kapcsolatos támogatásai Róma Göteborg és Stockholm Zöld gépjárművek Zöld gépjárművek ingyenes Cégautóként gépjárműadó vásárlásának támogatása parkolása (ez minden mentesség (1 500-3 000 euró) bioüzemanyagra vonatkozik) Lille
Helyi önkormányzatokra Dugódíj csökkentése, védett Csökkentett gépjárműadó nézve 20%-os "zöld autó" övezetekbe történő behajtás (40%) a CNG üzemű céges kötelezettség esetén 50% kedvezmény gépkocsik esetében Általános elvárás, hogy a Beruházási támogatás Motor CNG átalakításának közigazgatás gépjárművei (50%) a légszennyezettség támogatása (650 euró) 75%-ban zöld gépjárművek csökkentésére legyenek Biometán adómentes, CNG CNG adómentessége a CNG hajtóanyag 20%-os forgalmi adójából 40% földgáz általános adójából forgalmi adókedvezménye kedvezmény Kibocsátás csökkentésére vonatkozó rendszerek felállításának addicionális költségtérítése CNG gépjárművek vásárlási támogatása, regisztrációs adó mentesség
Állami támogatások gépjárművekre, töltőállomásokra és biometán üzemekre Pozitív diszkrimináció a reptéri taxi szolgáltatásban, 1100 euró „zöld autó” támogatás (egyszeri), 5 éven keresztül gépjárműadó mentesség a „zöld autók” után
Forrás: PÄDAMS. et al., 2010 4.6.2 A biometán budapesti perspektívája Budapest az ország közlekedési vérkeringésének a centruma, sugárirányú közlekedési rendszere rendkívül túlterheltté teszi a városi körgyűrűn kívüli tranzit és körgyűrűn belüli közlekedést egyaránt. Az országos légszennyezettség mérésekor Budapest értékei mindig az országos átlag felett vannak, akár a szén-monoxid (CO), akár a nitrogén-oxidok (NOx) tekintetében (48. ábra). Ezt egyértelműen a közlekedési rendszer nagysága és minősége befolyásolja. A városi körgyűrűn belüli, azaz a budapesti közlekedési rendszernek nem csak a helyi személygépjármű-forgalommal, hanem az agglomerációból Budapestre érkező napi rendszeres forgalommal is számolnia kell. A budapesti közlekedés paramétereit megvizsgálva azonban elmondható, hogy a helyi légszennyezés fő kiváltója a tömegközlekedés elavult, idős (átlagosan 17,2-19,4 év) dízelüzemű autóbusz állománya. Ezért a környezetvédelmi intézkedések, városi stratégiák tervezésénél erre a területre különös hangsúlyt indokolt fektetni. Ugyanakkor a tömegközlekedési rendszer modernizációja környezetvédelmi és kötelezettségvállalási szempontból is megoldást jelent, hiszen egy egységes kezelésben tartott Budapesti Közlekedési Vállalat (BKV) buszállomány cseréjével, megújuló energia (bioetanol, biodízel és biogáz üzemmód) bevezetésével a közlekedésben, a kötelező 10%-os megújuló részarány tartható.
96
Forrás: OMSZ, 2013
48. ábra Magyarország (NOx) légszennyezettségének mértéke 2013 áprilisában Disszertációm jelen fejezetében azt a kérdést vizsgálom, hogy Budapesten gazdaságilag és társadalmilag mekkora hasznot hozna a biometán üzemelésű autóbuszok bevezetése. Kitérek az új CNG/CBG üzemű autóbuszok beszerzési költségeire, amelyeket a most lefolytatott közbeszerzésen nyertes pályázó, nem megújuló üzemű autóbuszainak beszerzési árával állítok szembe, és vizsgálom a jelenlegi állomány fenntartási költségeit. Számításaim eredményeképpen kitérek a CNG/CBG üzemmódú autóbuszok beruházásának előnyeire, amely hosszú távon a BKV-nak közvetlenül, Budapest Főváros Önkormányzatának közvetve megtakarítást jelenthet. Budapest Főváros Önkormányzata érdekeltségi körébe tartoznak azok a helyi vállalatok, amelyek akár a biogáz előállításában (Fővárosi Csatornázási Művek, FCSM), forgalmazásában (FŐGÁZ), vagy a biometán felhasználásában (BKV) érdekeltek lehetnek. Így az európai példából kiindulva megalapozott lehet a network típusú szemléletet alkalmazni. Adottságok: -
Az FCSM a keletkezett szennyvíziszapból már jelenleg is állít elő biogázt. A lokálisan keletkezett villamos energia és hő fedezi az Észak-pesti és a Dél-pesti Szennyvíztisztító Telepeken felmerülő villamos energia- és hőigényt. A Budapesti Központi Szennyvíztisztító Telep (BKSZT) csepeli telephelyén ugyanakkor nem működik biogáz üzem, amely a fővárosi biometán projekt alapanyag-ellátását biztosíthatná.
-
Budapest első és egyetlen sűrített földgázüzemanyag (CNG) töltőállomását 2011-ben a FőgázCNG vállalat nyitotta meg, így az országban ez a harmadik nyilvános CNG töltőállomás Szeged és Győr mellett (Magyar Gázüzemű Közlekedés Klaszter, MGKKE, 2011).
-
A BKV 1 355 autóbuszt üzemeltet, ennek mintegy 46%-a csuklós, 50%-a szóló busz, a fennmaradó 4% midi, illetve egyéb kiszolgáló jármű. A BKV buszállományból 346 darab jármű légszennyezési besorolása <E0 vagy E0 (BKV, 2012), ezért a budapesti helyzet értékelésekor és javítását ösztönző lehetőségek vizsgálatakor ezekkel kalkulálok, mint elsődlegesen cserélendő járműállománnyal. A modell tárgyaként meghatározott 346 járműves állományból 232 db 97
csuklós és 114 db szóló busz környezetvédelmi besorolása szükségessé teszi ezek cseréjét. Ezen túlmenően az 1971. óta forgalomban lévő autóbuszok fenntartása (járműkarbantartás anyagjellegű ráfordítása, elszámolt személyi jellegű ráfordítása) jóval meghaladja a forgalomban lévő többi autóbusz fenntartási költségeit. -
Több európai gyártó kínál CNG/CBG üzemmódú autóbuszt. Zalaegerszeg, ahol hazánkban először vezették be a szennyvíziszapból előállított biometánt a tömegközlekedésbe a MAN NG 232 CNG modellt használja (49. ábra), ezért ennek a típusnak a tulajdonságait használom referenciaként.
Forrás: MAN, 2012 49. ábra A CNG meghajtású autóbuszok felépítése A budapesti közösségi közlekedésben használatos biometán üzemanyag előállítására vonatkozó modellemben a biogáz alapanyag és a tisztított biometán előállítására a BKSZT telephelyén kerül sor. A BKSZT-n keletkezett iszap becsült éves mennyisége 75 000 m3, napi bontásban ez 205 m3 víztelenített iszap mennyiséget jelent. Az ebből előállítható biogáz elvi volumene 2 700 m3, azonban ez nagyban függ a szervesanyagterheléstől, a hulladékok fogadásától, illetve a tartózkodási időtől. A nyers biogázt ezután tisztítani kell a helyi adottságoknak és a célnak megfelelő technológia megválasztásával. A cél, hogy a biometán hajtóanyag összetétele minél nagyobb százalékban tartalmazzon metánt, ez általában 99%-os CH4 tartalmat jelent. A technológiai korszerűsítéseknek köszönhetően a CNG autóbuszok ennél kisebb, 97-98%-os metántartalmú biometán hajtóanyaggal is tudnak közlekedni. Ezen túlmenően a beruházás kiterjed a szükséges biometán töltőállomások kiépítésére is, amelyeket gazdaságossági szempontok miatt elsődlegesen a szennyvíztisztító és biogáz tisztító közelében célszerű elhelyezni. Figyelembe véve a BKV járműtelepeinek elhelyezkedését, illetve az érintett útvonalakat, elképzelhető a töltőállomások járműtelepen történő elhelyezése, ez ugyanakkor a biometán beszerzési árát a szállítási költségekkel növeli. A modell tárgyának választott 346 darabos <E0 vagy E0 besorolású járműállomány üzemeltetése éves szinten 4,6 Mrd forintba kerül a BKVnak, amely üzemeltetési költségbe beleértendő a gázolaj fogyasztás és az autóbuszokra vonatkozó műszaki jellegű költség és személyi ráfordítás (BKV, 2012). A BKV (BKK) 2012 novemberében lezárult közbeszerzési eljárásának eredményeképpen 150 db dízel Mercedes Citaro (75 csuklós, 75 szóló) autóbusz kerül beállításra (BKK, 2012). A 346 db 98
helyettesítendő autóbuszra vonatkozóan arányosítva mutatom be ennek bekerülési összegét (31 Mrd forint) és fenntartási költségeit, mely a 346 buszra extrapolálva mintegy 6,3 Mrd forintba kerül. Megvizsgáltam annak a lehetőségét is, hogy CNG üzemű autóbuszokkal helyettesítve a szükséges gépparkot milyen beruházási (33,6 Mrd forint) és fenntartási költségekkel (CNG üzemmódban 4,3 Mrd forint, biometán alkalmazásával 4,1 Mrd forint) lehet rövid-, közép- és hosszú távon számolni (31. táblázat). 31. táblázat A BKV elavult gépjárműpark cseréjének modellje Megtett kilométer/év
Buszok száma
Üzemanyag fogyasztás (l) 2012. I-III. Negyedév tény 2012. becslés 29 287 523 39 050 030,67
BKV össz buszállomány 85 784 840 1 355 ebből: E0 vagy <E0 21 905 206,38 346 ebből: szóló IK 260 (Rába D2156 HM6U) 7 228 718,104 114 csuklós 14 676 488,27 232 IK 280 (Rába D2356 HM6U) 7 210 558,688 IK 415 (DAF LT160G) 7 464 461,935 Éves üzemanyag fogyasztás összesen l/100 km Költségek: Gázolaj üzemanyag beszerzés* Fenntartási költség
MOL nagyker ár -6,52 Ft/l szóló csuklós csuklós
2 751 972,982 6 843 322,718 3 309 646,438 3 533 676,28 9 595 295,7
3 001 792 307
312,84 Ft/km 59,4 91,85 70,71
429 385 855,4 662 289 815,5 527 812 103,4
Jelenlegi Ikarus buszok üzemeltetési költsége összesen Ft/év
4 621 280 081
Új járműbeszerzés MAN CNG busz beszerzési költség** 114 darab 232 darab
CNG üzemanyag és kompresszió költsége *** Fenntartási költség ***
egységár (285 Ft/€) 76 950 000
szóló (270 000 €/db) csuklós (376 000 €/db) 107 160 000 346 db CNG busz beszerzés kedvezmény nélkül €/100 km Ft/100 km össz km/év 29 41
8 265 11 685
21 905 206,38 21 905 206,38
CNG Üzemeltetési költség összesen Ft/év Biometán üzemmód **** (CH>97%) Fenntartási költség
üzemanyag elvi átlagára 164,5 Ft/kg 41 11 685
8 772 300 000 24 861 120 000 33 633 420 000
1 810 465 307 2 559 623 366
4 370 088 673 21 905 206,38 21 905 206,38
Biometán Üzemeltetési költség összesen Ft/év
1 588 103 763 2 559 623 366
4 147 727 128 99
Mercedes Citaro buszok (gázolaj) beszerzési költség (közbeszerzési tender győztes árak alapján) 75 darab - tény
egységár (285 Ft/€) 69 825 000
szóló (245 000 €/db) csuklós (350 000 75 darab - tény €/db) 99 750 000 150 db busz beszerzése kedvezmény nélkül 114 darab szóló (245 000 €/db) 69 825 000 csuklós (350 000 232 darab €/db) 99 750 000 346 db Mercedes Citaro dízel busz beszerzése kedvezmény nélkül l/100 km össz km szóló 54,03 7 228 718,104 csuklós 59,86 14 676 488,27 346 darab Mercedes Citaro éves dízel üzemanyag fogyasztása összesen (liter)
5 236 875 000 7 481 250 000 12 718 125 000 7 960 050 000 23 142 000 000 31 102 050 000
Fogyasztási adatok*****
Költségek: Ft/l Gázolaj üzemanyag MOL nagyker ár -6,52 12 691 022,27 312,84 beszerzés Ft/l liter Ad Blue adalék 21 905 206,37 1,33 (l/100 km) 99 beszerzése ****** km 346 darab Mercedes Citaro busz üzemanyag költsége összesen Ft/év
Fenntartási költség
€/100 km 37
Ft/100 km 10 545
Dízel Üzemeltetési költség összesen Ft/év
össz km 21 905 206,37
3 905 676,392 8 785 345,878 12 691 022,27
3970259407 28842585,23 3 999 101 992
2 309 904 012
6 309 006 004
Forrás: Saját számítás, 2012 *A MOL nagykereskedelmi árairól információt nem ad ki, ezért a Nemzeti Adó és Vámhivatal honlapján havi bontásban közzétett hivatalos gázolaj ár átlagával számolok, ÁFA és a kiskereskedelmi árrés (8 %) levonásával. **A CNG buszokra vonatkozó MAN árajánlat tájékoztató jellegű, egy darab vásárlására szól, paramétereiben (alacsonypadló, klíma, szállítható utasok száma) megegyezik a közbeszerzésen nyertes Mercedes Citaro tulajdonságaival. *** Magyarországon nincs CNG üzemmódú autóbusz fogyasztási adataira vonatkozó statisztika, ezért a CNG flotta nagyságrendjében azonos Madrid EMT tesztadatait vettem figyelembe. **** A biometán üzemmód üzemanyag kalkulációjánál a zalaegerszegi Volán fogyasztásra vonatkozó adataival számolok. *****Mivel a Mercedes Citaro autóbuszok fogyasztási gyári adatai a hivatalos márkakereskedő honlapján nem elérhető, ezért a BKV busztesztjeinek összefoglaló jelentésében szereplő, a Citaro csuklós változatára vonatkozó fogyasztási adatokkal számoltam. A szóló buszok fogyasztási adatait a Wikipedian fellelhető, Mecedes-Benz Citaro címszó alatt találtam meg. ******Az AdBlue az Euro IV és V normák által előírt nitrogén-oxid- kibocsátás csökkentéséhez szükséges adalék, amelyet a szelektív katalitikus redukciót (SCR) megvalósító járműveknél alkalmaznak (PAPPAS AUTO, 2012)
100
A beszerzési és fenntartási költségeket tartalmazó táblázatból egyértelműen következik, hogy közép- és hosszú távon a CNG autóbuszok beszerzése és azok biometán hajtása a leggazdaságosabb, mivel
a MAN CNG típusú buszok beszerzési ára ugyan 8% meghaladja a Mercedes Citaro dízel üzemelésű buszok árát, ugyanakkor
a CNG-s fenntartási költség a dízel 69%-a, míg a biometánnal történő üzemelés fenntartási költsége a dízel 65%-a.
Az európai nagyvárosok tapasztalataiból kiindulva, a tömegközlekedésben használt alternatív hajtású autóbuszok üzemanyagköltségét összehasonlítva is megállapítható, hogy a biometán hajtóanyag a legolcsóbb és legkörnyezetkímélőbb megoldás, számos közlekedési társaság a jövő hajtóanyagának minősíti (TERRÓN, 2011) (50. ábra). 70 58
60 50 40
38
35 29
30
17,55
20 10 0 Dízel
Biodízel B20
CNG
Biometán
Bioetanol
Üzemanyag költség euró/100 km
Forrás: TERRÓN, 2011; LILLE METROPOLE, 2011 50. ábra Alternatív hajtásmódok üzemanyagköltsége A CBG üzemmódú autóbuszok gazdaságossága mellett további előnye a dízellel szemben azok környezetkímélő tulajdonsága, mivel a CBG üzemanyag esetén: - nincs CO2 kibocsátás, - nincs szilárd szemcse és SO4 kibocsátás - jóval alacsonyabb CO és NOx kibocsátás, mint dízel esetén, - nem tartalmaz nehézfémeket - alacsonyabb zajfrekvencia és rezgés, mint a dízel autóbuszoknál. A 26. táblázat szemlélteti a különböző környezetvédelmi besorolású motorok kibocsátási értékeit. A BKV által jelenleg üzemeltetett gépjárműpark 35%-a, azaz 573 darab gépjármű esik az Euro I kategóriába, 220 autóbusz az Euro II-be, és 216 az Euro III-ba. A most vásárolt Mercedes Citaro autóbuszok az Euro V-nél magasabb kategóriában az EEV kipufogógáz-szabványt (Enhanced Environmentaly friendly Vehicle) teljesítik, amely jelenleg a legszigorúbb károsanyag-kibocsátási norma a dízelüzemelésű járművekre vonatkozóan. A MAN CNG autóbusza azonban még ehhez képest is jobb értékeket mutat (32. táblázat).
101
32. táblázat Motor besorolások szerinti kibocsátási teszt értékek Kibocsátási teszt értékek (Emission Test Cycles, ETC) CO (g/kWh)
NMHC (g/kWh)
NOx (g/kWh)
PM (g/kWh)
Euro III Euro IV Euro V EEV Euro VI
5,45 4,00 4,00 3,00 4,00
0,78 0,55 0,55 0,40 0,16
5,00 3,50 2,00 2,00 0,40
0,16 0,03 0,30 0,02 0,01
MAN E 2876
0,72
0,04
0,02
0,00
Forrrás: MAN, 2012 A tömegközlekedésben használt gépjárművek helyi levegőminőségre illetve az ÜHG kibocsátásra gyakorolt hatását szemlélteti az 51. ábra. A biometán, illetve a második generációs biodízel az a két hajtóanyag, amelyek legkevésbé, a dízelmotorok kibocsátása pedig leginkább befolyásolja az említett két faktort. CNG, illetve biometán autóbuszok alkalmazásával nem csak Budapest lélegezhet fel, de a felszabaduló, így megtakarított CO2 kvóta értékesíthető is többletbevételt generálva az országnak, amelyből Budapest részesedhet.
Forrás: MAN, 2012 51. ábra Tömegközlekedésben használt járművek kibocsátásának hatása
102
4.7
„SZARVASI-1” ENERGIAFŰ: A KÖRNYEZETVÉDELEM SZOLGÁLATA
BIOENERGIA-TERMELÉS
ÉS
A
Az élelmezés- és energiabiztonság kérdése mellett további megoldandó problémát jelent a környezetszennyezés. A szennyezés forrása különböző lehet: bányászat, ipari tevékenység, közlekedés, helytelen műtrágyázás, vagy a városok mellékterméke, a szennyvíz. Tonnaszám keletkezik szennyvíz, amelyet a városok közelében lévő szennyvíztisztító telepek ülepítenek. Az eljárás során képződő szennyvíziszap szennyező- és tápelemeket különböző koncentrációban tartalmaz. A szennyvíziszap ártalmatlanítási folyamata, illetve felhasználási módja többféle lehet, de a minősége alapvetően befolyásolja a későbbi felhasználási, elhelyezési módot. A dekontaminált szennyvíziszapot csak ezek után lehet hasznosítani vagy elhelyezni. Ennek lehetséges módjai a mezőgazdasági kihelyezés, a rekultiváció, a deponálás, a komposztálás és a szárítás utáni égetés erőműben. Hazánkban a legjelentősebb ezek közül a mezőgazdasági kihelyezés, amihez különböző költséges eljárásokkal (pl. kémiai kezeléssel) dekontaminálni kell a szennyvíziszapot. A kémiai eljárásnál olcsóbb eljárás lehet a szennyezett talaj növények segítségével történő dekontaminálása, a fitoextrakció (FODOR et al., 2012). A fitoextrakciós módszer lényege, hogy a növények azon képességét használja ki, hogy különböző mértékben képesek felvenni a talajból az elemeket. MARSCHNER (1995) szerint a növények növekedéséhez és fejlődéséhez 14 ásványi elem szükséges (Ca, Mg, K, N, P, S, Fe, B, Mn, Zn, Mo, Cu, Cl, Ni), meghatározott arányban és koncentrációban. Ezen túlmenően a talajok további szennyező elemeket (pl. Pb, Cd, Cr, As stb.) tartalmazhatnak, amelyek adott esetben gátolhatják a növény növekedését. Bizonyos növények azonban képesek ezt tolerálni, képesek egy vagy több toxikus anyagot akkumulálni, illetve felhalmozni növekedésük során. Ezek a növények alkalmasak a fitoextrakcióra, vagyis a szennyező elem talajból történő eltávolítására. A szennyvíziszapok – nagy makrotápelemtartalmuk (N, P) mellett – igen gyakran tartalmaznak mikrotápelemeket nagy, vagy toxikus koncentrációban (Cu, Zn, Ni), illetve toxikus elemeket (Cd, Pb, Cr). Egyik növény sem alkalmas fitoextrakcióra csupán azért mert akkumulál valamely elemet a talajból: fontos szempont a betakaríthatóság is. A célnak így általában a gyors növekedésű, nagy biomassza hozamú növények felelnek meg. Ilyen például a napraforgó vagy a nyárfa. Költséghatékonyság szempontjából viszont nem elhanyagolható, hogy mi történik a betakarított növényi biomasszával. A fitoextrakció kombinálása az energiatermeléssel – olyan növényfaj esetében, amely szennyezésekkel szembeni toleranciája mellett gyors növekedésű, biomasszahozama alkalmassá teszi energia termelésére – a leggazdaságosabb és leghatékonyabb eljárás mind a dekontaminálás, mind pedig a megújuló, zöld energia termelése szempontjából. Ezeket a feltételeket messzemenően teljesíti a hazai nemesítésű „Szarvasi-1” energiafű (FODOR et al., 2012). 4.7.1 A „Szarvasi-1” energiafű szennyvíziszap dekontaminálásra vonatkozó kísérlete Az ELTE Növényélettani és Molekuláris Növénybiológiai Tanszékével közösen, a „Szarvasi-1” energiafűre vonatkozó kísérleti kutatások során vizsgáltuk a növénnyel kapcsolatos fitoextrakció elméletet, a nehézfém toleranciáját, a gyökérben és a szárban felhalmozódott Pb, Cd, Zn, Cu koncentrációt egyszeres és többszörös nehéz-fém kezelés esetén. „Kémiai értelemben nehézfémeknek azokat a fémeket nevezzük, amelyek sűrűsége 5 g cm-3-nél, rendszáma 20-nál nagyobb. Napjainkban a nehézfém kifejezés a köznapi szóhasználatban összekapcsolódott a toxikus elem fogalommal, nehézfémek alatt olyan fémeket vagy félfémeket értünk, amelyek biológiai hatása bizonyos koncentráció-tartományban, illetve a fölött negatív. Az ipari forradalom óta egyre nagyobb mértékben kerülnek be a környezetbe nehézfémek. A termőtalajok, a talajvíz és a felszíni vizek elszennyeződése nehézfémekkel súlyos környezetkárosodást okozhat, és veszélyezteti az élőlények egészségét. A legtöbb problémát 103
hazánkban is a környezetbe került ólom (Pb), kadmium (Cd), higany (Hg), réz (Cu), króm (Cr), nikkel (Ni) és cink (Zn) okozza” (SIMON, 2006). Mivel jelen disszertációnak nem célja a Szarvasi-1 energiafű növényélettani vizsgálatainak elemzése, ugyanakkor a kísérletet összefoglaló jelleggel ismertetem, kiemelve a növény fitoextrakcióban betöltött szerepét, mert hozzájárul a környezetvédelemhez és a szennyezett talajokon folytatott megújuló energia termeléséhez. A kísérlet alatt vizsgált szempontok:
A növény tápanyagvétele után a talajban visszamaradt nehézfém és egyéb szennyező anyag tartalom. A növény tűrőképességének, élettani paramétereinek vizsgálata. A növény akkumulációs képességének vizsgálata. A learatott növényi részek tüzeléstechnikai vizsgálata.
A kísérleteket a Bikazugi Mezőgazdasági Nonprofit Kft., – mint a „Szarvasi-1” energiafű fajtaoltalmi jogait tulajdonló és azt nemesítő – tulajdonában lévő területen konténerekben, a vállalat eszközparkjának (talajmozgatás, vetés stb.) felhasználásával végeztük. A talajanalitikai- és fiziológiai méréseket részben a terepen, részben – mintavételezés után – laboratóriumokban végeztük, csakúgy, mint a mikorrhiza kolonizációt és a kolonizáló törzsek azonosítását célzó méréseket (FODOR et al., 2012). A kialakított kísérleti vetések mellé a referenciaértékek meghatározásához szennyvíziszap kijuttatása nélküli, kontroll (Ctrl) vetésterület került kialakításra. A növényt növekedési szakaszában etiléndiamin-tetraecetsavval (EDTE) kezeltük. Az egyszeres nehézfém kezelés eredményeképpen elmondható, hogy a „Szarvasi-1” energiafű jól tolerálja az ólmot és a cinket, ugyanakkor a Cd és Cu szignifikánsan gátolja a növekedést (52. ábra). Egyszeres nehézfém-kezelés esetén a Cu gátolja a klorofill szintézist (53. ábra), a Cu és Cd nagymértékben gátolja a transpirációt (54. ábra).
Gyökér
Szár
0.008 0.20 0.16
dry weight (g)
dry weight (g)
0.006 0.004 0.002
0.12 0.08 0.04
0.000
Ctrl
Pb
Cd
Zn
Cu
0.00 Ctrl
Pb
Cd
Zn
Cu
Forrás: FODOR et al., 2012 52. ábra Biomassza hozam egyszeres nehézfém kezelés esetén
104
2400
Chl a/b 4.35 4.45
4.28
3.93
240
5.44
stomatal conductance -2 -1 (mmol H2O m s )
1600
-1
Chl a+b (g g fw)
2000
1200 800 400 0
Ctrl
Pb
Cd
Zn
200 160 120 80 40 0
Cu
Ctrl
Pb
Cd
Zn
Cu
Forrás: FODOR et al., 2012 52. ábra Klorofill tartalom egyszeres nehézfém 53. ábra Transpiráció egyszeres kezelés esetén
nehézfém kezelés esetén 7
Az egyszeres nehézfém-kezelés hatására a növény Pb- és Zn-toleranciája kis Pb- és nagy Zn-akkumulációval párosul (55. ábra)
6
Cd Pb Zn Cu
shoot metal content m mol g-1 dw
5 4
[Zn]Ctrl,Pb,Cd,Cu = 0.2 mM [Cu]Ctrl,Pb,Cd,Zn = 0.1 mM [Pb, Cd, Zn, Cu] = 10 mM
3 2 1 0
Ctrl Pb Cd Zn Cu Forrás: FODOR et al., 2012 54. ábra Fém akkumuláció egyszeres nehézfém-kezelés hatására Az egyszeres nehézfém-kezelés esetén vizsgáltuk a transzlokációs indexet (TI) és a „Szarvasi-1” energiafű fitoextrakciós kapacitását (FK), azaz a „Szarvasi-1” energiafű azon képességét, amellyel képes a talajban lévő szennyező anyagok eltávolítására úgy, hogy azokat szárába beépítve, learatható növényi biomasszába zárja (33. táblázat). A táblázat eredményeit összefoglalva kiemelném, hogy a „Szarvasi-1” energiafű esetén a Pb kismértékű, míg a Cu nagymértékű gyökérhajtás transzlokációt mutat, ezen túlmenően a növény hatékonyan válogatja ki a Zn-t a közegből. 33. táblázat A „Szarvasi-1” energiafű vizsgálata során mért transzlokációs indexe (TI) és fitoextrakciós (FK) kapacitása egyszeres nehézfém-kezelés mellett TI* (Pb) TI (Cd)
TI (Zn)
TI (Cu) FK** (Pb)
FK (Cd)
FK (Pb)
FK (Cu)
Ctrl
-
-
1.54
0.50
-
-
39.56
18.01
Pb
0.06
-
1.32
0.49
0.51
-
28.42
24.12
Cd Zn Cu
-
0.31 -
2.13 0.36 1.19
0.26 0.52 0.71
-
0.86 -
18.81 4.78 8.94
8.90 20.65 0.51
*TI: hajtás fémtartalma / gyökér fémtartalma ** FK: hajtás fémtartalma (mol) *1000 / össz fémdózis a teljes növekedési periódus alatt (mol) Forrás: FODOR et al., 2012
105
A többszörös nehézfém-kezelés alatt citrát nélkül, illetve annak hozzáadásával is megvizsgáltuk a növény fiziológiai tulajdonságait, amelyből azt a következtetést lehet levonni, hogy az egyidejű nehézfém-kezelés súlyosan gátolja a növény növekedését, illetve a citrát hozzáadása nem befolyásolja a nehézfém-hatást (56. ábra). Ugyanakkor a növény fém-akkumulációs képessége a többszörös nehézfém-kezelés hatására is jól akkumulálja a cinket, illetve a hozzáadott citrát nem befolyásolja a nehézfém akkumulációt (57. ábra).
0 M citrate 30 M citrate 100 M citrate
2.0 1.6 1.2 0.8 0.4 0.0
5
shoot metal content -1 (mol g dw)
shoot dry weight (g)
2.4
4
Pb Zn Cu
3 2 1 0
Ctrl
Pb+Zn+Cu
l Ctr +cit30 cit100 n+Cu +cit30 cit100 l Z ctr ctrl+ Pb+ n+Cu +Cu+ Zn +Z Pb Pb+
*[Pb, Zn, Cu] = 5 mM
Forrás: FODOR et al., 2012 55. ábra Száraztömeg többszörös nehézfém56. ábra Fém akkumuláció többszörös kezelés esetén nehézfém-kezelés esetén A „Szarvasi-1” energiafűre vonatkozó kísérletek összefoglalva megállapítható, hogy: A „Szarvasi-1” energiafű tolerálja az ólmot és a cinket, a kadmiumot és a rezet viszont kevésbé A Pb-akkumuláció indukálható komplexképző anyagokkal A Zn-akkumulációt csökkenti az EDTE és a citrát A „Szarvasi-1” energiafű használható az ólommal és cinkkel egyszeresen vagy együttesen szennyezett talajok fitostabilizációjára
4.7.2 A „Szarvasi-1” energiafű kolontári fitoremediációs lehetősége Az ajkai vörösiszap-katasztrófa emberéleteket is követelő ipari szerencsétlenség és környezetkárosító katasztrófa. 2010 október 4-én átszakadt az Ajkai Timföldgyár X. számú vörösiszap-tárolójának gátja, mert a 16 méter magas tározó falában 50-60 méteres rés keletkezett, melynek következtében kiömlő, körülbelül 600-700 ezer köbméternyi zagy elöntötte Kolontár, Devecser és Somlóvásárhely települések mélyebben fekvő részeit. Az erősen lúgos, maró hatású ipari hulladék körülbelül 40 négyzetkilométeren terült szét, felbecsülhetetlen gazdasági és ökológiai károkat okozva a Devecseri kistérségben. Ezt a területet az elkövetkezendő 10-15 évben mezőgazdasági tevékenységre használni az általános pszichológiai hatás miatt sem lehet, helyreállítása és időszakos hasznosítása fitoremediációval lehetséges. A környezeti károk elhárítására, így a szennyezett talaj rekultivációjára energianövények ültetésével kísérleteztek. Az energianövények között szerepeltek gabonák (évelő rozs), pillangósok (lucerna, vörös here), nádfélék (kínai nád, olasz nád), fűfélék (energiafű, angolperje, csenkesz). Szintén helyet kaptak a fás szárú növények, amelyek növekedésének időigényes volta miatt azonban ezek energetikai hasznosíthatósága miatt nem vált be. Az energiaültetvényekre élelmiszer- vagy takarmány célú 106
ültetvény helyett volt szükség, nehogy később élelmiszerpiaci, elsősorban keresleti oldalról megjelenő problémák merüljenek fel (GYURICZA, 2011). A remediációval a szennyezett területet úgy lehet helyreállítani, hogy a talajt szennyező vegyi anyagok koncentrációját olyan kis értékre csökkentjük, melynek kockázata már elfogadható. A fitoremediáció során a természetben előforduló növények segítségével tisztítják meg a környezeti elemeket – elsősorban a talajt – a szervetlen vagy szerves, kémiai jellegű szennyezőanyagoktól (SIMON, 2006). Az elöntött területek kármentesítése mellett előtérbe került a tározókban lévő vörösiszap semlegesítésének problematikája is. Az iszaptározó gátszakadása, a kiömlő erősen lúgos kémhatású iszap okozta károk láttán joggal merülhet fel a kérdés, vajon lehetséges-e a vörösiszap tároló többi blokkjában lévő vörösiszapot semlegesíteni (2. kép)?
Fotó: BM Országos Katasztrófavédelem, 2010 2. kép: A 10. számú beszakadt vörösiszap-tározó A vörösiszappal elárasztott mezőgazdasági területekről felmart földréteget a megrongálódott iszaptározó fokozatos beborítására, valamint a még ép állapotú VII. számú iszaptározó kazetta további fedésére használták. Mivel a vörösiszap mozgatásakor, illetve a felhordott, szennyezett föld kiszáradása után vöröses színű, füstszerű anyag szabadult fel, ami nagy mennyiségű és szabad szemmel is látható finom por jelenlétét mutatta, fennállt a szálló vörösiszap por veszélye, amely a légzőszervekben ülepedik le, ezzel komoly veszélyt jelent az emberi szervezetre. Ezért olyan növények ültetése volt a cél, amelyek képesek megkötni és ezzel megakadályozni a szálló vörösiszap por levegőbe jutását. A „Szarvasi-1” energiafű szennyvíziszap kísérletei ígéretes eredményeinek köszönhetően helyet kapott a mind a betakart, mind pedig a megrongálódott vörösiszap-tározókban található vörösiszap semlegesítésére vonatkozó kísérleti ültetvények között, 30 hektár területen. A 2012. évi tavaszi vetés után már tapasztalható volt, hogy a növényben potenciális lehetőségek rejlenek, hiszen a növény kimondottan magas talajerő hiány tűrőképessége és 1,8-2,5 méterre nyúló gyökérzete nagyon jó környezeti, talaj rekultivációs felhasználást biztosít. Az energiafű intenzív növekedési 107
képessége, és sűrű vetése már a telepítés évében képes volt megakadályozni a talajról a szálló por kialakulását, így nagyobb területen történő telepítése megoldást jelenthetne az iszaptározók befedésénél, hogy a szél ne tudja felkapni a talajról a vörös iszap port (3. kép).
Fotó: SIPOS, 2012. 3. kép: Az iszaptárolót befedő vörösiszapos földterületen elvetett „Szarvasi-1” energiafű Tehát van létjogosultsága a „Szarvasi-1” energiafű nagyobb mértékű elterjesztésének a szennyezett térségben, hiszen a növény jól tűri a nehézfémekkel szennyezett talajt, gyökérzetén át elnyeli a talajban lévő szennyező anyagokat, és azokat a szárakban és a levélben tárolják, szervezetében akkumulálja a nehézfémeket. A kaszálás időpontjában a szennyező anyagok a növény részeiben koncentrálódnak, sokkal nagyobb mértékben, mint az eredetileg szennyezett talajban. Ennek eredményeképpen a növény lekaszálásával az egészségkárosító anyagok a növény „szervezetébe zárva” kivonhatók az iszaptározókból. A betakarítás után mérhetően alacsonyabb szennyezőanyag marad a talajban. Mivel az eltávolított növények a bennük lévő olykor magas nehézfém koncentráció miatt további kezelést igényelnének, a költséghatékonyság szempontjait figyelembe véve a lekaszált „Szarvasi-1” energiafű szénája, bálázott széna formájában elszállítható, majd speciális körülmények között energetikailag hasznosítható. Az erőművi égetés esetén a nehézfémekre vonatkozó határértéket be kell tartani, magasabb koncentráció esetén más tüzelőanyagba kell bekeverni. 4.7.3 Szennyvíziszap mezőgazdsági kihelyezésének lehetősége „Szarvasi-1” energiafűvel A „Szarvasi-1” energiafű biomassza hozama a vetést követő évben már jelentős, de a maximális hozamot a második évben éri el. Évelő fűféléről lévén szó, akár 15 évig is fenntartható az ültetvény, 108
újravetés nélkül, kétévente szükséges a talajerő-visszapótlás műtrágya felhasználásával. Hajtása és gyökere is eléri a két méter hosszúságot. A talajt teljesen behálózó, feltáró gyökérrendszere aláhúzza a potenciális hatékonyságát a dekontaminálásban. Rendkívülinek mondható a növény ellenálló képessége, stressz tűrése, sőt részben elemfelvételi képessége is. Talajigényét tekintve a lúgos talajt (kolontári talaj) részesíti előnyben, és jól tolerálja mind a kiszáradást, mind az árasztást. Tápelem felvételére vonatkozó kísérletek eredményei azt mutatják, hogy nagy hatékonysággal veszi fel a cinket és jól tolerálja az ólmot is a tápoldatban. Mindezen tulajdonságai alapján alkalmas lehet a szennyvíziszapok ilyen irányú dekontaminálására, illetve a szennyvíziszapokkal kezelt területen történő bioenergetikai célú biomassza-termelésre (VASHEGYI et al., 2011). A műtrágyaárak évenkénti folyamatos emelkedése, valamint hazánk kőolaj- és műtrágyafüggőségének enyhítésére megoldást kell találni, mivel a mezőgazdaság számára szükséges tápanyagokat elsősorban importált műtrágyákból elégítik ki. A kialakult keresleti piac és a fokozódó talajtani problémák miatt szükség van egy olcsó, helyben lévő, a szükséges tápanyagtartalommal rendelkező, növényélettani szempontból előnyös és nagy mennyiségben folyamatosan képződő tápanyag- és szervesanyag-visszapótló készítményre. Itt meg kell jegyeznem, hogy korábban a mezőgazdasági területek megfelelő szerves- és tápanyaggal történő ellátása az állattenyésztési ágazat feladata volt, de ma a csökkenő állatlétszám, valamint az alapanyag felvásárlásban konkurenciát jelentő feltörekvő biogáz piac miatt már nem jut kellő mennyiségű és minőségű szerves trágya a földekre. Ugyanígy komoly elhelyezési gondokat és kiadást jelent az egyre nagyobb mennyiségben keletkező kommunális szennyvíziszapok és ipari méretekben, koncentráltan képződő biomasszák, szerves hulladékok hasznosítása. Magyarországon ugyanis egyre növekszik a csatornázott települések és a szennyvízhálózatba bekötött lakások száma (34. táblázat). 34. táblázat Közüzemi szennyvízgyűjtő-hálózattal rendelkező települések és lakások Közüzemi szennyvízgyűjtő-hálózattal rendelkező település Év
lakás
összesen
az összes település százalékában
összesen
az összes lakás százalékában
854 992 1 156 1 302 1 392 1 469 1 545 1 607 1 669 1 725 1 743 1 763
27,2 31,6 36,9 41,9 44,2 46,7 49,1 51,0 53,0 54,7 55,3 55,9
2 078 762 2 179 085 2 299 383 2 298 888 2 595 470 2 733 853 2 856 674 2 979 885 3 054 956 3 119 437 3 144 228 3 175 245
51,0 53,4 56,0 59,1 62,2 64,9 67,4 69,8 71,0 72,0 72,3 72,8
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
A közüzemi szennyvízgyűjtőhálózat hossza, km 24 683 27 233 30 536 33 268 35 447 36 863 38 744 40 530 41 897 42 438 43 200 43 687
Forrás: KSH, 2012 Az alapvető cél, hogy 2015-re 80%-os legyen az ország csatornázottsága. Ennek értelmében tovább növekszik a tisztításra váró szennyvíz, ezzel együtt a víztisztítás során képződő szennyvíziszap mennyisége. A nagy környezeti terhelést jelentő kommunális szennyvíziszapoknak több ártalmatlanítási módozata létezik: energetikai célú felhasználás, szántóföldi kihelyezés, 109
hulladéklerakóban történő elhelyezés vagy a komposztálóba történő átadás. A négy hasznosítási forma közül a mezőgazdasági hasznosítás mind beruházási költség, mind pedig az üzemeltetés szempontjából a legkedvezőbb megoldás, hiszen a szennyvizek tisztításából keletkező szennyvíziszapoknak helye van a trágyaszerek „listáján”, hiszen a talajok szerves-anyag és tápanyag-utánpótlásának egyik eszköze. Meghatározó szempont az iszapok makrotápelem tartalma (nitrogén, foszfor, kálium). A szennyvíziszapok kihelyezése, mezőgazdasági felhasználása azok egyéb toxikus szennyezőik miatt ismert veszélyekkel jár, ezért egy szigorú és időigényes szabályozásokkal terhelt engedélyezési eljárásrend időben eltolja az egyre nagyobb mennyiségben keletkező szennyvíziszapok problémájának hatékony és végleges megoldását, ami időszak alatt is gondoskodni kell keletkező szennyvíziszap kezeléséről. Az 50/2001. (IV. 3.) Korm. rendelet rögzíti, hogy tisztítatlan szennyvíz, nyersiszap és a kezeletlen települési folyékony hulladék vagy más kezeletlen iszap a mezőgazdaságban nem használható fel, valamint termőföldön szennyvíziszap nem tárolható, a mezőgazdasági kihelyezésre alkalmas és felhasználásra kijelölt vagy kijelölhető mezőgazdasági területek száma csekély és ott is csak az azonnal felhasználható és bedolgozható szennyvíziszap mennyiség szállítható ki. A szennyvíziszap igen jól hasznosítható az energianövények termesztésében, ugyanakkor a szántóföldi energianövény termesztő területekre csak komposztált szennyvíziszapot lehet kihelyezni. Mivel a szennyvíziszap komposztálása további költségnövekedést idéz elő, célszerű olyan helyet választani, ahol komposztálás nélkül lehet elhelyezni a keletkezett szennyvíziszapot. Ehhez jó lehetőséget kínál és nagy befogadó kapacitással rendelkeznek a vörös iszap tárolókon kialakított rekultivált területek, amelyek jól hasznosíthatók a szennyvíziszap befogadására, mivel a tározók eleve zártak, így a csurgalékvíz kezelése megoldott. A már meglévő, VII. és X. számú kazettán fitoextrakciós célra elvetett „Szarvasi-1” energiafű területén képesek vagyunk a kommunális szennyvíziszapot komposztálás nélkül befogadni, mivel az itt termesztett energianövény csak tüzeléstechnikai célra hasznosítható. A szennyvíziszap kezelési technológián belül a mezőgazdasági kihelyezésre kínál megfelelő alternatívát a „Szarvasi-1” energiafű, amely kifejezett számszerűsíthető gazdasági előnyöket nyújt a termelő és felhasználó – jelen esetben a mezőgazdaság és a szennyvíz ágazat – számára, továbbá környezetvédelmi és társadalmi előnyöket az ország számára. A „Szarvasi-1” energiafű és a városi szennyvíziszap kombinálás lehetőségeinek kutatásával célunk olyan szennyvíziszap megsemmisítési, felhasználási eljárás megalapozása, mely olcsó és végleges megoldást jelent a lakott területek által termelt kommunális szennyvíziszap megsemmisítésére a keletkezés környezetében, hosszabb szállítás nélkül és természetbarát körülmények között, serkentve a növény növekedését és maximalizálva a felhasznált szennyvíziszap mennyiségét. Célunk továbbá, hogy a veszprémi és ajkai térség szennyvízének a szükséges tisztítási metodika mentén végtermékként képződő szennyvíziszap mennyiség környezetbarát és gazdaságos módon kerüljön felhasználásra. A MAL Zrt. vörösiszap tározóin elvetett „Szarvasi-1” energiafű elsődleges szerepe a vörösiszap tározókban található vörösiszap ártalmatlanítása. Ugyanakkor Veszprém és Ajka térség által megtermelt, Kolontárra szállított és a „Szarvasi-1” energiafű ültetvényre kihelyezett 16-25%-os szárazanyag tartalmú kommunális szennyvíziszap biztosíthatja a „Szarvasi1” energiafű számára a szükséges NPK tápanyagokat (műtrágyát helyettesítendő), és a szükséges vízellátás egy részét. Ezzel egy időben részben vagy teljesen megoldódik a kommunális szennyvíziszap ártalmatlanítása is. A 35. táblázat a különböző nagyságú szennyvíztisztító telepeken képződött szennyvíziszap mezőgazdasági kihelyezésének paramétereit, valamint költségvonzatát érzékelteti. Az adatok szerint a kihelyezés akkor gazdaságos, ha a kihelyezés területe maximum 50 km-re található a szennyvíztisztító teleptől. Jelen esetben a veszprémi szennyvíztisztító közúton 42, az ajkai szennyvíztelep 8,5 kilométerre található a vörösiszap tározóktól. A 300-2 500 m3 közötti telepek esetén az iszap kihelyezési költsége 400-7 000 Ft/m3 körül alakul a kihelyezési és szállítási költséggel együtt. Azonban a 2012110
ben elfogadott, 2013-tól hatályos új hulladéktörvény, bevezette a „hulladék lerakási járulék” fizetés kötelezettségét, amely 2013-ra vonatkozóan 3 000 forint/tonna, 2014-ben és 2015-ben további 3 000-3 000 forinttal emelkedik. Ezért a szennyvíztisztító társaságok a mezőgazdasági kihelyezés esetén is hajlandók magasabb árat fizetni a szennyvíziszap lerakása után. 35. táblázat A kommunális szennyvíziszap mezőgazdasági kihelyezésének paraméterei 2010-ben Iszapként történő hasznosítások, elhelyezések
300 m3 alatti sz.v.telepek
Szántóföldi növény Kihelyezett mennyiség m3/év
100% 11 798
Szárazanyag tartalom
2-15 %
16-25%
16-26%
20-27%
30-50 750-4 500 Ft/m3 átlag: 2 625 Ft/m3
0-50
1-50 1 400-5 000 Ft/m3 átlag: 3 200 Ft/m3
5-75 1 450-3 000 Ft/m3 átlag: 2 225 Ft/m3
Kihelyezés távolsága a teleptől (km) kihelyezés átlagos költsége (Ft/m3)
300-2500 m3 2500-15000 m3 15000 m3 közötti közötti feletti sz.v.telepek sz.v.telepek sz.v.telepek Mezőgazdasági kihelyezés 100% 100% 100% 18 991 31 373 39 323
400-7 000 Ft/m3 átlag: 3 700 Ft/m3
Forrás: SÜTŐ, HOMOLA (2010) Az így előállított, majd egyszerű kaszálógépekkel learatott és bálázott „Szarvasi-1” energiafű tüzeléstechnikai célra értékesíthető. Megvizsgáltam a környéken és a maximum 100 km-es körzetben található erőműveket, amelyek felvevő piacot jelenthetnek a speciális paraméterekkel rendelkező, nehézfémeket akkumulált „Szarvasi-1” tüzeléstechnikai kockabáláknak. Mivel a fosszilis energiát használó erőműveknek (szén vagy cementerőművek) kötelező csökkenteniük a CO2-kobocsátást, érdekük a fosszilis energiahordozók helyettesítése a nagy fűtőértékkel rendelkező más biomasszával hő és/vagy villamos energiatermelés vagy cement előállítás céljából. A „Szarvasi-1” energiafű energetikai szempontból kedvező tulajdonságokkal rendelkezik, mivel fűtőértéke közelíti, illetve meghaladja a hazai barnaszenek, valamint a fa és a szalma-félék fűtőértékét (36. táblázat). 36. táblázat A „Szarvasi-1”energiafű és néhány energiahordozó fűtőértéke Tüzelőanyag A tüzelőberendezés és átlagos hatásfoka (%) Széntüzelésű kazán (60) fatüzelésű kazán (65) Bálatüzelésű kazán (55) Gázkazán (85) Pellett-tüzelésű kazán (85) Pellett-tüzelésű kazán (85)
Fajta Barnaszén Tűzifa (akác) "Szarvasi-1" bála Földgáz "Szarvasi-1" pellett Fapellett
Fűtőérték (MJ/kg-MJ/m3) Hatásfokkal Laboratóriumi korrigált 13,9 8,3 14 9,1 14,9 8,2 34 28,9 17,2 14,6 17,2 14,6
Forrás: Szarvasi Mezőgazdasági Kutató-fejlesztő Kht., 2010 A táblázatból is látható, hogy a növény biogáz célú termesztése mellett másik stratégiai felhasználási módja annak tüzeléstechnikai hasznosítása (57. ábra). A jövőben az erdővédelem megköveteli, hogy ne lehessen kihordani a gallyakat és elszáradt növényrészeket, ezért olcsó 111
alapanyag kell a fűtési igények kielégítésére. A bálás energiafű értékesítésének a termőhely és a felvásárló erőmű közötti szállítási távolság szab határt. Az ajkai vörösiszap tározóktól 75 kilométeres távolságban két hőerőmű, a szénfűtéses Ajkai Hőerőmű, 11,8 és az Inotai Hőerőmű található 68 kilométerre. Az Ajkai Hőerőmű az országban elsőként indította el megújuló-energia alapú termelését. Naponta 1 600 t biomassza mennyiséget képesek befogadni, amelyet elsősorban szénkiváltás céljából használnának. Nyitottak az energianövény befogadására. Érzékenységvizsgálat tárgyát képezi a szénfűtéses erőművek közül a távolabbi, jelenleg is üzemelő Vértesi Erőmű Zrt. Oroszlányi Erőműve, amely a biomassza-szén együttégetéshez szükséges engedéllyel rendelkezik. Az oroszlányi telep az iszaptárózóktól 129 km-es távolságra található. A legtöbb hőerőmű a befogadás feltételeként megszabja az alapanyag hamutartalmát, annak elemi összetételét. A „Szarvasi-1” energiafű tüzeléstechnikai kísérletei alapján megállapítható, hogy kéntartalma csekély (0,12%), a szén kéntartalmának mindössze 15-30-ad része, így eltüzelése esetén az SO2 kibocsátás mértéke minimális. A szén 12-15%-os hamutartalmával szemben kis mennyiségű (2,8-4,2%) hamut tartalmaz, amelyet kálium- és foszfor- tartalmánál fogva a talajerővisszapótlásnál jól lehet hasznosítani (PANNON HŐERŐMŰ RT, 2010).
Képződött, víztelenített kommunális szennyvíziszap (16-25% szárazanyag tart)
Anyagában történő hasznosítás
Bálázott energiafű tüzeléstechnikai hasznosítása Vörösiszap semlegesítése „Szarvasi-1” energiafűvel
Talajerő pótlás
Kommunális szennyvíziszap elhelyezése
Iszaplerekó rekultiválása Energianövény termesztéseKörnyezetvédelem
Forrás: Saját összeállítás, 2013 57. ábra A „Szarvasi-1” energiafűvel megvalósítható megújuló energia-termelés és környezetvédelem egyesítésének sematikus ábrája Összefoglalva megállapítható, hogy a társadalmi igényként és a környezetvédelmi kötelezettségként felmerülő vörösiszap tározókban található erősen szennyező anyagot semlegesíteni kell. A „Szarvasi-1” energiafű tudományos kísérletei bebizonyították, hogy a növény képes a toxikus elemeket magba zárni, amelyek a növény kaszálásával eltávolíthatók a területről. A tüzeléstechnikai célú energiaültetvényen túl egyéb termesztésbe nem vonható rekultiválandó területek alkalmasak az addicionális költségektől mentesen, komposztálás nélküli városi szennyvíziszap befogadására, 112
amivel a kommunális szennyvíziszap kihelyezés kérdése is megoldható. Ebből következően a „Szarvasi-1” energiafű vörösiszap tározón történő termesztése egyszerre képes megoldani 10-15 éves időintervallumban a terület fitoextrakcióját, a lerakó rekultivációját, a veszélyes hulladéknak minősülő városi szennyvíziszap kezelést és a megújuló energiatermelés gazdaságos alapanyag gyártását, mindeközben minimális forrás ráfordítással magas és egyedi jövedelemképességű termelő bázis jöhetne létre, nagyszámú, magas képzettséget nem igénylő munkahelyek teremtődhetnek. A „Szarvasi-1” energiafű tüzeléstechnikai célú termesztésére és kommunális szennyvíziszap kezelésére vonatkozó kiinduló adatok: Bár az ajakai vörösiszap tározók rekultivációjában és az iszapsemlegesítési kísérlet programban a „Szarvasi-1” energiafű csupán néhány tíz hektár területet kapott, úgy gondolom az energiafű szennyvíziszap semlegesítési kísérleti eredményeire alapozva, hogy nem elrugaszkodott a „Szarvasi-1” energiafű további térnyerésében gondolkodni, ezért a gazdaságossági számításaimnál 100 hektár területet vettem alapul, A veszprémi és ajkai szennyvíztisztítóban keletkező szennyvíziszap mennyisége 3 552 t/év, illetve 2 065 t/év (VESZPRÉM MEGYE ÖNKORMÁNYZATA, 2009), A szántóföldi növényekre kihelyezhető műtrágya mennyiség (220 kg) NPK tartalmát 9 tonna kommunális szennyvíziszap adja, így a 100 hektár területre kihelyezhető szennyvíziszap mennyiség 900 tonna 16-25%-os szárazanyagtartalmú kommunális szennyvíziszap, Az érzékenységvizsgálatnál számolt talajerő visszapótláshoz műtrágya felhasználása esetén 220 euró/ha összeggel számoltam, Tüzeléstechnikai célú termesztés esetén a hektáronkénti hozam 14 tonna/ha „Szarvasi-1” energiafű, Az energiafű termesztésére vonatkozó gépesített munkavégzést szolgáltatás keretében veszem igénybe, ennek megfelelően a szolgáltatás díjával számolok, A kaszálás során figyelembe veendő kötelezettség: föld fölött 15-20 cm-es tarlót kell hagyni, ami egyrészt a vörösiszap port, másrészt a kihelyezett kommunális szennyvíziszapot is megköti, helyben tartja, A veszprémi és ajkai szennyvíztisztítóknak 2013-ban még 8 000 forint/tonna kihelyezési árral is megéri a keletkezett szennyvíziszapot elhelyezni, ezért ezzel a maximális összeggel számoltam a bevételi oldalon. 2014. és 2015. vonatkozásában érvényesítettem a hulladéktörvény által megszabott 3 000 forint/tonna járulék emelkedési tételt, így 2014-ben 11 000 forint/tonna és 2015-től 14 000 forint/tonna lerakásból származó bevétellel kalkuláltam. Érdekességképpen megjegyzem, hogy 2012-ben az FCSM 14 000 forint/tonna összegért szállíttatta el a keletkezett szennyvíziszapot. A 37. táblázat és 58. ábra tételenként mutatja a „Szarvasi-1” energiafű tüzeléstechnikai és szennyvíziszap kezelési célú termesztésének költségeit és bevételeit, valamint az ezekből adódó nettó pénzáram egyenlegét.
113
37. táblázat A „Szarvasi-1” energiafű tüzeléstechnikai termesztésének éves költségei és bevételei, figyelembe véve a szennyvíziszap lerakási díját, valamint a termesztés nettó pénzárama 2013 Vetőmag Tárcsázás Kombinátorozás Vetés Hengerezés Kaszálás Bálázás (250 kg kocka) Munkaerő Költségek összesen
300 euró/ha 17 euró/ha 17 euró/ha 19,3 euró/ha 9,6 euró/ha 16 euró/ha 5 euró/db 10 000 euró/év
2014
2015 2016 KÖLTSÉGEK termesztés oldalon
2017
2018
2019
2020
2021
2022
30 000 1 700 1 700 1 930 960
10 000 46 290
1 600 28 000
1 700 29 750
1 806 31 609
1 919 33 584
2 039 35 684
2 166 37 914
2 301 40 283
2 445 42 801
2 598 45 476
10 570 40 470
11 172 42 622
11 809 45 224
12 482 47 985
13 193 50 916
13 946 54 026
14 740 57 324
15 581 60 827
16 469 64 543
55 921
59 108
62 478
66 039
69 803
BEVÉTEL értékesítésből és iszap kihelyezésből Tüzeléstechnikai kockabála/telep ár Szennyvíziszap lerakás/kihelyezés* Bevétel összesen
8 euró/db
Évenkénti pénzáram: * 295 HUF/EUR árfolyamon átszámítva Forrás: Saját számítás, 2013
44 800
47 353
50 052
52 905
25 263 25 263
34 737 79 537
44 211 91 564
46 731 49 395 52 210 55 187 58 331 61 656 65 171 96 783 102 300 108 131 114 295 120 809 127 695 134 974
-21 027
39 067
48 942
51 559
54 315
57 215
60 269
63 485
66 868
70 431
160000 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 -20000
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
-40000 Költségek
Bevételek
Nettó pénzáram
Forrás: Saját számítás, 2013 58. ábra A „Szarvasi-1” energiafű tüzeléstechnikai termesztésének éves költségei és bevételei, valamint nettó pénzárama Látható, hogy az adott körülmények közötti termesztés hosszú távon is (több mint 15 év) gazdaságos. A költségekkel összefüggésben kalkulált 6,25%-os évenkénti üzemanyagár emelkedés determinálja a termesztéssel kapcsolatos költségek árának emelkedését. Az tüzeléstechnikai célú energiafű bálák értékesítésből származó bevételek számításánál alkalmazott 5,7%-os infláció követő emelés hatására a költségek és bevételek közötti marzs folyamatosan csökken, ugyanakkor a szennyvíziszap lerakásából származó bevétel jelentős növekedése miatt az összes bevétel fedezi a termesztéssel összefüggő kiadási tételeket. Tehát a nettó pénzáram folyamatosan növekszik. Ezzel a tendenciával a 15 éves termesztési időszakon belül is gazdaságos a „Szarvasi-1”energiafű tüzeléstechnikai előállítása. Az energiafű életciklusának végével, annak újravetése és tüzeléstechnikai termesztése a talaj kizsigerelése nélkül is további megélhetési lehetőséget kínál a katasztrófa sújtotta területen élőknek. Az energiafű tüzeléstechnikai befektetés nettó jelenértéke 377 762 euró. Érzékenységvizsgálat módszerével mutatok rá arra, hogy a számított nettó jelenérték hogyan változik egyes alapadatok változtatásának függvényében (38. táblázat). Ennek megfelelően az érzékenység vizsgálat keretében modellezem a Nettó Jelenérték (Net Present Value, NPV) változását az energetikai bála eladási árváltozásának, valamint a mezőgazdasági munkák szolgáltatási árváltozásának fényében (59. ábra). Továbbá vizsgálom a szennyvíziszap lerakási díj mértékének és a bérek változásának hatásait (60. ábra).
38. táblázat Érzékenységvizsgálat az alapadatok függvényében Alapadatok/ Eltérés az alapadathoz képest
-50%
Szennyvíziszap lerakás
157 570
193 607 229 678 265 818 301 283 337 762 373 801 409 839 445 876
-53,3%
-42,7%
-21,3%
-10,8%
154 689
191 320 227 989 264 467
301283
-54,2%
-43,4%
-10,8%
387 128
377 257 367 485 357 352 348 908 337 762 326 591 318 015 308 140
Eladási egységár változása
Bér és járulékok
14,6% Szolgáltatás (gépesített mezőgazdasági munkák)
467 758 38,5%
Forrás: Saját számítás, 2013
-40%
11,7%
-30%
-32,0%
-32,5%
8,8%
-20%
-21,7%
5,8%
-10%
3,3%
0%
0%
10%
10,7%
20%
21,3%
30%
32,0%
337 762 374 373 410 983 447 594 0%
0%
10,8%
-3,3%
21,7%
-5,8%
32,5%
-8,8%
441 790 415 785 389 777 363 760 337 762 311 762 285 762 259 763 30,8%
23,1%
15,4%
7,7%
0%
-7,7%
-15,4%
-23,1%
40,0% 30,0%
32,5%
30,8% 23,1%
NPV százalékos változása
20,0%
21,7% 15,4%
10,0%
10,8%
7,7%
0,0%
0%
-10,0%
-7,7%
-10,8%
-15,4% -20,0%
-21,7%
-30,0% -40,0%
-23,1%
-32,5% -43,4%
-50,0% Alapadatok százalékos változása
Eladási egységár változása
Szolgáltatás (gépesített mezőgazdasági munkák)
Forrás: Saját számítás, 2013 59. ábra „Szarvasi-1” energiafű érzékenységvizsgálata az eladási egységár és a szolgáltatási ár változásának tükrében
40,0% 32,0%
30,0% 21,3%
20,0% 14,6% NPV százalékos változása
10,0%
11,7%
8,8%
10,7% 5,8%
0,0% -10,0%
0%
-3,3%
-10,8%
-20,0%
-5,8%
-8,8%
-21,3%
-30,0%
-32,0%
-40,0% -50,0%
3,3%
-42,7% -53,3%
-60,0% Alapadatok százalékos változása
Szennyvíziszap lerakás
Bér és járulékok
Forrás: Saját számítás, 2013 60. ábra „Szarvasi-1” energiafű érzékenységvizsgálata a szennyvíziszap lerakási díj bevétel és a bér és annak járulékainak változása tükrében
Megállapítható, hogy a kiadási oldalon legmarkánsabban a mezőgazdasági munkák szolgáltatásának árváltozása befolyásolja a Nettó jelenértéket. Ugyanakkor bevételi oldalon a szennyvíziszap lerakási díj mértékének változása hat leginkább az NPV változásra.
118
4.8
ÚJ, ÚJSZERŰ EREDMÉNYEK
A klímaváltozásról, annak okairól és lehetséges megoldásairól manapság sokat beszélnek. Sok tudományos cikk jelent meg a témában külföldön és belföldön egyaránt, amelyek hosszabb időtávlatokban nagyon perspektivikusan ábrázolják a megújuló energia szerepét. A közlekedési ágazatban felhasznált fosszilis üzemanyagok helyettesíthetőségéről már sokkal kevesebb szó esik, ráadásul a bioüzemanyagokon van a hangsúly, hiszen az európai gépjárműállományt nem lehet középtávon, de még hosszú távon sem teljesen lecserélni elektromos vagy hidrogén cellás gépjárművekre, amelyek előtt egyébként ígéretes jövő áll. Ezért a mostani gépjárműpark olyan átalakításán indokolt gondolkodni rövid- és középtávon, amely egyszerre jelenthet megoldást a környezetvédelem, az élelmezés- és takarmánybiztonság, valamint az energiabiztonság tekintetében. Disszertációm egyik célja volt a biomasszából előállítható bioüzemanyagok, így a bioetanol, a biodízel és a biogáz felhasználhatóságának összehasonlítása. Másik célom a biogáz előállításához felhasználható „Szarvasi-1” energiafű energiabiztonságot szolgáló tulajdonságainak bizonyítása gazdasági értelemben is, sőt az energiafű egyéb nemzetgazdasági ágazatokban betölthető szerepére is rávilágítok.
E1.
A disszertációmban bemutatott értékelés alapján egyértelműen megállapítható, hogy a biomasszából előállítható bio-hajtóanyagok közül a biogázban rejlő potenciális fejlődési és fejlesztési lehetőség meghaladja az első generációs, élelmiszer alapanyagból előállítható bioetanolét és biodízelét.
E2.
Megvizsgálva a biogáz mezőgazdasági alapanyagai közül a jelenleg közkedvelt és leginkább felhasznált kukorica (silókukorica) biogáz előállítás szempontjából mért értékeit kijelenthető, hogy a „Szarvasi-1” energiafű az élelmezés- és a takarmánybiztonság veszélyeztetése nélkül képes alternatív megoldást jelenteni a biogáz előállításához.
E3.
Mivel a növényi alapanyagok vizsgálatánál a „Szarvasi-1”energiafű bizonyult a legmegfelelőbbnek, szükségesnek tartottam termesztésének gazdaságosságát is vizsgálni. Modelleztem az energiafű termesztésének 10 évre vetített nettó jelenértékét, megtérülési rátáját és megtérülési idejét, és ezt a biogáz alapanyagként szolgáló silókukoricával hasonlítottam össze. A CBA számításom eredményeképpen megállapítottam, hogy a „Szarvasi-1”energiafű biogáz célú termesztése a hasonló kockázatú-silókukorica-mezőgazdasági beruházásokból származó haszonnál jóval nagyobb várható profitot jelez. Ezzel igazolom azt a kezdeti Hipotézisemet, miszerint a fejlődő biogáz ágazat alapanyagigénye egyre nagyobb mennyiségű és biztonságosan előállítható alapanyagot kíván, így a „Szarvasi-1” energiafű termesztése biogáz alapanyagként jelen piaci körülmények között közép és hosszútávon jövedelmező tevékenység.
E4.
A biogázból előállítható biometán egyértelműen a legperspektivikusabb megoldást jelenti a tömegközlekedés modernizációjára. A városi és elővárosi közlekedésben szereplő autóbuszállomány fejlesztési iránya a jelenlegi dízelüzemű buszok helyett a CBG üzemmód elterjesztése. Ehhez azonban projekt típusú szemlélet mellett közép- és hosszú távú gondolkodásmódra van szükség. Ez a jelentős beruházást igénylő projekt (biogázüzem, tisztító, töltőállomások, buszok beszerzése) gazdaságosan csak akkor megvalósítható, ha a budapesti network tagjai elsősorban a fővárosi érdekeltségű közüzemi vállalatokból kerülnek ki, hogy egymás között hosszú távú szerződésekkel garantálják a hajtóanyag termelését, illetve felhasználását. EU-s társfinanszírozott projektként 2013-ban Budapesten, a Fővárosi Önkormányzat kezdeményezésével, az FCSM és BKK konzorciumi tagságával a
projekt elszámolható költségeinek 85%-os támogatásában részesülhetett volna. A 20142020-as, következő programozási, költségvetései ciklusban is hasonló támogatási intenzitás képzelhető el. Így egy ehhez hasonló nagyságrendű beruházás 3-4 év alatt megtérülhet. E5.
Korunk megoldandó problémáját jelenti a környezetszennyezésen belül a városi kommunális szennyvíziszap ártalmatlanítása és elhelyezése. Mivel a szennyvíziszap szennyező- és tápelemeket különböző koncentrációban tartalmaz, gondoskodni kell a toxikus szennyező anyagok kivonásáról. Ehhez nyújt segítséget a fitoextrakció, amelynek kombinálása az energiatermeléssel a leggazdaságosabb és leghatékonyabb eljárás mind a dekontaminálás, mind pedig a megújuló, zöld energia termelése szempontjából. A „Szarvasi-1” energiafűvel folytatott kísérlete bebizonyította, hogy a „Szarvasi-1” energiafű tolerálja az ólmot és a cinket, a kadmiumot és a rezet viszont kevésbé, a Pb-akkumuláció indukálható komplexképző anyagokkal, a Zn-akkumulációt csökkenti az EDTE és a citrát, valamint a „Szarvasi-1” energiafű használható az ólommal és cinkkel egyszeresen vagy együttesen szennyezett talajok fitostabilizációjára. Ezzel bizonyítottam, hogy a „Szarvasi-1” energiafű képes a szennyvíziszapok és az ajkai vörösiszap tározókban felhalmozott vörösiszap dekontaminálására. Gazdaságossági és érzékenységi vizsgálatokkal bizonyítottam, hogy a beruházás megtérülését legmarkánsabban a mezőgazdasági munkákban igénybe vett szolgáltatás árváltozása, valamint a szennyvíziszap mezőgazdasági kihelyezésének díja befolyásolja.
120
5 KÖVETKEZTETÉSEK ÉS JAVASLATOK Kutatásaim eredményeit összefoglalva megállapítható, hogy a klímaváltozás mérsékléséhez egységes politikai, társadalmi és gazdasági erőfeszítések szükségesek. A világszerte növekvő társadalmi nyomás és gazdaságossági törekvések hatására előtérbe kerültek a megújuló energiahordozók. A különböző adottságú régiókban eltérő megújuló energiaforrást lehet kiaknázni. A kérdés, hogy hogyan lehet a legolcsóbban, környezetbarát, hatékony megújuló energiaforrást alkalmazni a fosszilis energia fokozatos helyettesítéséhez? Magyarországon a növekvő energiaárak és az ország energiafüggősége arra ösztönöz, hogy adottságainkat kihasználva a biomasszából állítsunk elő megújuló energiaforrást. A jelenlegi ellentmondásos, nem komplex és támogatásellenes jogszabályi környezet, valamint a technológia hiányossága nem támogatja a megújuló energiatermelést, annak hálózatba történő betáplálását. A tapasztalat azt mutatja, hogy ma Magyarországon biomassza alapú megújuló energiatermelés csak abban az esetben gazdaságos, ha a megtermelt energiát helyben képesek felhasználni. Összehasonlító vizsgálataim eredményeképpen arra a következtetésre jutottam, hogy a biohajtóanyagra vonatkozó hazai kötelezettségvállalások teljesítése kétséges, annak ellenére, hogy megfelelő mennyiségű és minőségű alapanyaggal rendelkezünk. Megítélésem szerint a bioetanol tekintetében egyáltalán nem, a biodízelnél csak valószínűsíthető, hogy a kitűzött célértékeket 2020ra teljesítjük. A biometán hajtóanyagra vonatkozó vállalásaink minimálisak, pedig a CBG hajtóanyagban rejlő perspektíva már számos nyugat-európai országban hozott kiemelkedő eredményeket. Mivel az első generációs bioüzemanyagoknak az alapanyaga általában élelmiszernövény, jogosan merül fel az igény egyéb, alternatív, az élelmiszernövényeket (elsősorban kukoricát és olajnövényeket) helyettesíteni képes nyersanyagigényre. Kutatásaim és összehasonlító vizsgálataim alapján arra a következtetésre jutottam, hogy a kukorica kiváltására alkalmas energianövények közül a „Szarvasi-1” energiafű biogáz-előállítás szempontjából mért hasznos értékei magasabbak, bizonyos esetekben jóval meghaladják a kukoricáét. Megállapítható, hogy a "Szarvasi-1" energiafű agronómiai, energetikai, ipari tulajdonságai az agroökológiai, környezetvédelmi, talajhasznosítási, energetikai és a gazdaságossági szempontok figyelembevételével rendkívül perspektivikusak, több vonatkozásban egyedülállóak a többi e célra alkalmas növénykultúrákhoz viszonyítva. Mivel a fűfajta jól tolerálja a szélsőséges talajú termőhelyi adottságokat és a kedvezőtlen, sósvizű vízállásos területeket, kutatásomat kiterjesztettem annak vizsgálatára is, hogy használható-e a fű talajok rekultiválására. A kapott eredmények azt mutatják, hogy e fűfajta jól alkalmazható a szikes- és homoktalajok mellett a szennyvíziszappal terhelt területek ésszerű hasznosítására, javítására is, megoldva így a környezetvédelem és a megújuló energiatermelés problematikáját. A biohajtóanyagok városi alkalmazásánál nagyon sok hiányosságunk van, amelyek elsősorban infrastrukturális, másrészt az ösztönzők hiányából, harmadrészt a stratégiai szemlélet hiányából erednek. Ma a CNG járművek (személygépkocsik, autóbuszok), illetve a biometán (CBG) hajtóanyag városi alkalmazása jelenti a jövőt. Ehhez azonban először biometán előállításra lenne szükség Budapesten. Ezt megfelelő mennyiségben az FCSM tudná tisztítani. Ezért célszerű átgondolni, hogy az iszapban rendelkezésre álló hasznos anyagokat inkább környezetkímélő módon használjuk fel. Ebből kifolyólag ösztönző rendszer kidolgozása szükséges. A „Szarvasi-1” energiafű kísérletei bebizonyították, hogy szennyvíziszaphoz keverve jelentősen képes növelni a nyers biogáz metántartalmát, így garantálható a hajtóanyag >97%-os CH4 tartalma. A szennyvíziszap elhelyezés, annak gazdaságos kezelése állandó problémát jelent a szennyvíztelepek számára. A sajnálatos ajkai vörösiszap tározó katasztrófa helyszínén végzett kísérleti telepítések egyértelműen bizonyítják, hogy a „Szarvasi-1” energiafű képes a szennyvíziszap nehézfém tartalmát megtisztítani, ugyanakkor a szennyvíziszap kihelyezése olcsóbban és hatékonyabban oldható meg az energetikai ültetvényen, mint a mezőgazdasági kihelyezés esetében. 121
.
122
6
ÖSSZEFOGLALÁS
A fenntartható fejlődés növekvő igénye a megújuló energiaforrások iránt a mezőgazdaság energiatermelő jellegének erősödését eredményezi. Ez a mezőgazdasági szerkezeti átalakulás számos előnnyel jár, különösen a fosszilis energiahordozókban szegény, de jó mezőgazdasági adottságokkal rendelkező országok, így Magyarország számára. Együnk vagy tankoljunk? Napjainkban az energia-előállítás és az energiafogyasztás döntő hányada, mintegy 87%-a fosszilis energiahordozókra épül, ezért az elmúlt 20 évben a fenntartható fejlődés legnagyobb kihívását és megoldandó problémakörét a globális CO2-kibocsátásának növekedése, vagyis a fokozott üvegházhatással járó klímaváltozás jelentette. A CO2-kibocsátás fő oka a fosszilis üzemanyagok használata (elsősorban kőolaj származékok, szén és földgáz), mivel a szénalapú üzemanyagok az égés során széndioxidot juttatnak a légkörbe. A globális népességnövekedés és technológiák fejlődése egyre több energiát igényel, amely fokozza a légkörbe bocsátott ÜHG kibocsátását, így környezetünkre gyakorolt káros hatásait. A fentebb leírtak értelmében a fosszilis energiahordozókat helyettesítő megújuló energiák növekvő szerepe elvitathatatlan. A számos megújuló erőforrás közül ma hazánkban a biomassza az egyetlen olyan megújuló energiaforrás, amely megfelelő mennyiségben áll rendelkezésre és felhasználásával érdemben csökkenthető az ország energiafüggősége. Ezen túlmenően a biomassza olyan megújuló energiaforrás, amelynek hazai előállítása versenyképes lehet hosszú távon. Több kutatás foglalkozik a zöld villamos- és hőenergia előállításával, de a fosszilis üzemanyagok bioüzemanyagokkal történő helyettesíthetőségéről kevesen írnak. Az energia-felhasználás ágazati statisztikai adatai is visszaigazolják, hogy a közlekedési szektor a legnagyobb energia felhasználó (>30%) az EU-ban. Magyarországon ez az ágazat a háztartások után csak a második helyen szerepel, ennek ellenére az elöregedett járműpark technológiai szintjének elmaradottsága miatt napjaink légszennyezettségének fő kiváltója. A közlekedés kőolajfüggése jelentős, ezért kiszolgáltatottságát tovább súlyosbítja, hogy a kőolajárak növekedése közvetlenül és széles körben fejti ki kellemetlen hatását. Megoldást a közlekedési ágazat modernizálása, fejlesztése jelenthet. Biomasszából előállítható megújuló üzemanyagok közül 2012-ben az első generációs bioetanol és biodízel, valamint a mezőgazdasági és kommunális hulladékból, valamint szennyvíziszapból nyerhető biogáz volt kereskedelmi forgalomban az EU számos tagországában. Az EU-ban az első generációs bioüzemanyagok (bioetanol és biodízel) nyersanyaga jellemzően a kukorica és a repce. Ezek bioüzemanyag célú termesztéséért kiélezett verseny zajlik a földterületért az élelmiszernövények rovására. Az EU-ban jellemző tendencia, hogy az ipari célra felhasznált növény iránti kereslet emelkedésével párhuzamosan növekszik annak termőterülete is. Ma a bioetanol és biogáz üzemek hatalmas mennyiségű kukoricát használnak fel alapanyagként. A helyzetet tovább rontja, hogy a bioetanol- és biogáz gyártás (ugyanígy a biodízelgyártás) megtérülési ideje Nyugat-Európában az intenzív támogatások ellenére is 10 év, ami azt jelenti, hogy erre az időtávra az alapanyag biztosítása kardinális kérdés. A bioetanol üzemek elsősorban kukoricára, a legtöbb biogázüzem állati trágyára és silókukoricára, a biodízel gyártók pedig a repcére alapozzák tevékenységüket. Magyarországon a csökkenő állatállomány következtében csökkenő trágyamennyiséget többlet silókukorica felhasználásával pótolják a biogáz üzemek. Ez az anomália úgy oldható fel, ha speciálisan energetikai célra nemesített növényeket használunk fel megújuló energia termeléséhez. E növények az élelmiszer- és takarmánynövények termesztésére
123
alkalmatlan termőhelyen is megteremnek, nagy hozamukkal pedig képesek a megújuló energia termelésében komoly szerepet játszani. Van alternatíva! A fentebb vázolt piaci egyensúly visszaállítását nagyban elősegítheti a „SZARVASI-1”energiafű termesztése azokon a területeken, melyeken élelmiszernövények nem termeszthetők. Biogázt nem élelmiszer- és takarmánynövényekből is elő lehet állítani, így nem versenyez az élelmiszernövényekkel. Az energianövény tehát káros piaci hatások nélkül megtermelhető Magyarországon, vetőmagként exportképes magyar termék a nyugat-európai piacon. A Bikazugi Mezőgazdasági Non-profit Kft. jogelődje, a Szarvasi Mezőgazdasági Kutató-fejlesztő Közhasznú Társaság tevékenysége keretében az 1980-as években merült fel, hogy a fosszilis energiahordozók felhasználásának környezeti ártalmait hazai nemesítésű energianövény létrehozásával kellene tompítani. Két évtized fajtanemesítési munkái során sikerült az igénytelen sztyeppe-füvek keresztezésével létrehozni a „SZARVASI-1”energiafüvet. Az éves betakarítható zöld széna mennyisége metán tonnában számolva ma a piacon elérhető növények közül a legmagasabb. Ezért a „Szarvasi-1”energiafű zöld állapotban és szalma- és hígtrágyákkal keverve jó hatásfokkal hasznosítható biogáz termelésre. E tulajdonságának köszönhetően a növényt a legjobb adalékanyag a biogáz előállításában. Az energiafűből vagy trágya- energiafű keverékéből előállított biogáz mellékterméke biotrágyaként kiválóan alkalmas a talajerő visszapótlására. A növény iránti kereslet élénkülését a német atomerőművi paradigmaváltás eredményezte. Kutatások igazolják, hogy a növény képes kiváltani az energetikai alapanyag-ellátásban a takarmánynövényeket (silókukorica), enyhítve az állattenyésztés takarmányhoz jutásának nehézségeit. A „Szarvasi-1”energiafű egyéb energianövényekkel és a jelenleg referenciaként elfogadott kukoricával történő összehasonlításakor a vizsgálatok egyértelműen bizonyították, hogy a „Szarvasi-1” energetikai hasznosíthatóság szempontjából magasabb értékekkel rendelkezik az összes többi vizsgált növénynél. A kutatási eredmények közül kiemelendő: a hektáronkénti 19,3 tonnás (2009), illetve 18,5 tonnás (2010) száraztömeg-hozamával a „Szarvasi-1” egyértelműen túlszárnyalta a referenciaként használt kukoricát és a kutatás tárgyát képező más energiafüveket. Egy száraztömeg kilogrammra jutó, 350 l körüli, magas metán kihozatalával a magyar energiafű 2009-ben 6 757 köbméter metánt termelt hektáronként, ezzel 2009-ben a legmagasabb értéket érte el valamennyi vizsgált lágyszárú közül és 38%-kal magasabb hozamot szolgáltatott a kukoricához képest. Kijelenthető, hogy a jelenlegi energianövény kísérletekben a magyar „Szarvasi-1” energiafű a rendelkezik a legnagyobb teljesítőképességgel. Így a biogáz-előállításban a kukoricát helyettesítheti az élelmezés- és takarmánybiztonság javítása mellett. Mára a hazai biogáz üzemek nyersanyagigényeiket is hosszú távra tervezik. Középtávon akár több tízezer hektárra lenne növelhető a „Szarvasi-1” energiafű magtermelése, így a Magyarországhoz köthető növénykultúra exportágazat is lehet. A vetési év és a kétévenként esedékes talajerő visszapótlás igényli a jelentősebb finanszírozást, a művelési költségek elenyészők, a betakarítás és feldolgozás pedig biztos hasznot hoz a termelőknek és mezőgazdasági többletfoglalkoztatást jelent a képzetlen vidéki lakosság körében. A biogáz üzemek számára alternatívát jelentő növények vizsgálatakor fő szempont, hogy a jelenleg domináns kukorica helyett jelenleg nem hasznosított alternatív kultúrákat helyezzük előtérbe gazdaságos termeléssel.
124
7
SUMMARY
The increasing demand of the sustainable development on renewing energy sources results in the strengthening of the energy production nature of agriculture. This agricultural structural change will entail a number of benefits, in particular for the countries poor in fossil energy carriers but having good agricultural potential, including Hungary. Eat or refuel? Today, a key part of energy production and energy consumption, i.e. ca. 87% is based on fossil energy carriers, therefore during the last 20 years, the greatest challenges and problems for sustainable development have been the increase of global CO2 emission, i.e. climate change involving increased greenhouse effect. The main reason for CO2 emission is the use of fossil fuels (first of all mineral oil derivatives, coal and natural gas); as the carbon based fuels emit carbondioxide into the atmosphere during combustion. The increase of the global population and the development of technologies require more and more energy, which contribute to the GHG emission into the atmosphere, and therefore to their harmful effects on our environment. Based on the above, the increasing role of renewing energies replacing fossil energy carriers is inevitable. Today, among the numerous renewing energy sources biomass is the only renewing energy source in Hungary which is available in sufficient volumes and using them may significantly decrease the country’s energy dependence. In addition, biomass is a renewing energy source the production of which in Hungary may be competitive on a long term. Several researches are focused on green electric and heat energy production but only a few deals with the replaceability of fossil fuels with biofuels. Statistical figures on the energy use of industries confirm that the transportation sector is the greatest energy user (>30%) in the EU. In Hungary, this sector is only the second after households; however, due to the underdevelopment of the technological level of the old vehicle fleet it is the main contributor to today’s air pollution. The dependence of transportation on mineral oil is significant, which is further strengthened by the fact that the increase of mineral oil prices has an unpleasant effect directly and in a wide circle. This could be solved via the modernisation and development of transportation. In 2012, among renewing fuels made from biomasses, the first generation of bioethanol and biodiesel, as well as biogas obtained from agricultural and communal wastes and sewage sludge were traded in several EU countries. In the EU, typically maize and rape are the raw materials for the first generation of biofuels (bioethanol and biodiesel). There is a fierce competition for lands to produce them for biofuel purposes to the detriment of food plants. The EU is characterised by the trend that with the increase of demand on plants used for industrial purposes the production area also increases. Today, the bioethanol and biogas plants use large volumes of maize as basic material. The situation is worsened by the fact that in West Europe the period of return on bioethanol and biogas production (and also biodiesel production) is 10 years despite the intensive supports, which means the supply of basic material for that period is a major issue. The activities of the bioethanol plants are based mainly of maize, while those of most biogas plants are based on manure and silo maize, and those of biodiesel on rape. In Hungary, the reducing manure volume resulting from the reducing livestock is supplemented by the biogas plants with extra silo maize volumes. This anomaly could be solved if plants bred specially for energetic purposes are used for renewing energy production. These plants can grow even on arable lands unsuitable for food and fodder plant
125
growing, and with their high yields they can play a significant role in the renewing energy production. There is an alternative! Restoration of the above market balance could be significantly promoted by the growth of “SZARVASI-1” energy grass on lands which are not suitable for food plant growing. Biogas can be produced also from non-food or fodder plants, and therefore it will not compete with food plants. So the energy plant can be grown in Hungary without any detrimental market effects, and is a Hungarian product that can be exported as sowing seeds to the West European markets. The possibility of establishment of an energy plant bred in Hungary to reduce the environmental effects of the use of fossil energy carriers was raised in the 1980s in the frame of the activities of the Agricultural Research and Development Public Benefit Company, legal predecessor or Bikazugi Mezőgazdasági Non-profit Kft. The “SZARVASI-1” energy grass has been created by crossbreeding steppe grasses with low demands during two decades of breeding works. The volume of annual green hay yield in methane tons is the highest among the marketed plants. Therefore the “Szarvasi-1” energy grass can be used with good efficiency for biogas production in its green state mixed with straw and liquid manures. Due to this property, this plant is the best additive in biogas production. The by-product of the biogas made from energy grass or mixture of manure and energy grass is excellent for soil recovery. The increase of the demand on the plant resulted from the paradigm shift from the German nuclear power. Researches confirm that the plant is able to replace fodder plants (silo maize) in energetic basic material supply, reducing thereby difficulties in the fodder supply for animal husbandry. Compared to other energy plants and to maize currently accepted as a reference, tests with “Szarvasi-1” energy grass have clearly demonstrated that as regards energetic utilisation “Szarvasi1” has a higher value than all other tested plants. Research results to be highlighted: with the dry mass yield of 19.3 tons (2009) and 18.5 tons (2010) by hectare, “Szarvasi-1” has definitely exceeded the results of maize used as a reference and other energy glasses covered by the research. With its high methane yield of 350 l per one dry mass kilogram, the Hungarian energy grass produced 6,747 cubic metres of methane on a hectare in 2009, and thereby it reached the highest value in 2009 among all tested grasses and had a yield by 38% higher compared to maize. So we can state that in the current energy plant experiments, the Hungarian “Szarvasi-1” energy grass has the highest capacity. Therefore it can replace maize in biogas production in addition to the improvement of food and fodder safety. The raw material demands of the Hungarian biogas plants are planned for a long term. On a medium term, the seed production of “Szarvasi-1” energy grass could be increased to several ten thousands of hectares, and therefore the plant culture derived from Hungary could be also an export sector. The sowing year and the soil recovery due every two years require the most significant financing resources, cultivation costs are insignificant and harvesting and processing will be surely profitable for the producers, and provide extra agricultural jobs for untrained inhabitants in the country. In testing plants considered alternatives for the biogas plants, it is a major aspect that alternative cultures currently not utilised are preferred with cost-efficient production instead of the currently dominating maize.
126
8 FÜGGELÉKEK 8.1
IRODALOMJEGYZÉK 1. AEBIOM (2010): Brochure Biogas Roadmap, http://www.aebiom.org/?p=231, utolsó letöltés: 2012. október 4. 2. AFDC ENERGY (2012): www.afdc.energy.gov/data/tab/fuelsinfrastructure/data_set/10326 utolsó letöltés: 2012. október 23. 3. AMERICAN BIOGAS COUNCIL (2012): Biogas 101 Handout, http://www.americanbiogascouncil.org/biogas_biogasBenefits.asp, utolsó letöltés: 2012. november 2. 4. BAI A. (2010): A biomassza energetikai hasznosítása- a hajtóanyagok jelentősége. In: Alternatív energia a határtérségben, a biomassza, mint megújuló energiaforrás szerepe. Konferencia, Debrecen, 2010. július 1. 5. BAI, A.; JOBBÁGY P. (2011): Az EU biodízel-importjának hatása a fejlődő országokra, kézirat 6. BAKOS I. (2003): Projektek pénzügyi tervezése, Miskolci Egyetem, jegyzet 7. BIOMASSE-VERBAND (2012): Biogas – Warme, elektrische Energie und Teribstoff, http://www.biomasseverband.at/biomasse/statistik/oekostrom/, utolsó letöltés: 2012. november 5. 8. BIRKMOSE T., LYNGSO H., HINGE J. (2007): State of Biogas plants in the European Agriculture, in IP/B/AGRI/IC/2007_020, European Commission 9. BKV (2009): BKV Tesztbuszok, Mercedes Citaro lezáró jelentés, http://www.bkv.hu/ftp/tesztbuszok/mercedes_citaro_lezaro_jelentes.pdf, utolsó letöltés: 2012. december 20. 10. BRITISH PETROL (2012): General article on biofuels, http://www.bp.com/sectiongenericarticle800.do?categoryId=9037217&contentId=706 8633, utolsó letöltés: 2012. október 25. 11. BUNDESMINISTERIUM FÜR ERNAHRUNG, LANDWIRTSCHAFT UND VERBRAUCHERSCHUTZ (2008): Informationsbroschüre „Biomethan”, http://www.nachwachsenderohstoffe.de/presseservice/pressemitteilungen/aktuellemitteilungen/aktuelle-nachricht/archive/2008/may/article/neueinformationsbroschuerebiomethan/?tx_ttnews[day]=08&cHash=dba9adfef9202205ea79eaaaba2cea7f, utolsó letöltés: 2012. november 4. 12. BUNDESNETZAGENTUR (2012): EEG, http://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Downloads/DE/BNetzA/Sachgebiete/ Energie/ErneuerbareEnergienGesetz/EvaluierungsberichtAusglMechV/Evaluierungsb erichtAusglMechV.pdf?__blob=publicationFile, utolsó letöltés: 2012. november 5. 13. CEPM (2012): Key figures on maize, www.cepm.org/maize_key_figures.en, utolsó letöltés: 2012. november 4. 14. EBB (2011): Global biofuels. http://www.ebb-eu.org/, utolsó letöltés: 2012. november 29. 15. EBRAND (2013): Vízerőművek Magyarországon, http://ebrand.hu/vizenergia/vizeromuvek-magyarorszagon/572, utolsó letöltés: 2013. április 26. 16. ECOFYS (2011): Financing Renewable Energy in the European Energy Market, http://ec.europa.eu/energy/renewables/studies/doc/renewables/2011_financing_renewa ble.pdf, utolsó letöltés: 2012. november 17. EIA (2013).: Annual Energy Outlook http://www.eia.gov/oiaf/servicerpt/hydro/hydrogen.html utolsó letöltés: 2012. október 23. 127
18. ENERDATA (2012): World energy statistics, http://yearbook.enerdata.net/, utolsó letöltés: 2012. október 31. 19. ENERGIA HIVATAL (2011): Vezetékes energiahordozók statisztikai évkönyve, http://www.eh.gov.hu/gcpdocs/attachments/article/134/vezest_k_2010.pdf utolsó letöltés: 2012. október 28. 20. ENERGIE-CONTROL (2012): Stromkennzeichnungbericht, http://www.econtrol.at/portal/page/portal/medienbibliothek/oekoenergie/dokumente/pdfs/Stromkennzeichnungsbericht%202012.pdf, utolsó letöltés: 2012. november 4. 21. ERTRAC (2010): ERTRAC Research and Innovation Roadmaps. http://www.ertrac.org/pictures/downloadmanager/6/50/ertrac-researchinnovationroadmaps_59.pdf 22. Európai Bizottság (2009): A fenntartható fejlődés területén elért eredmények. http://europa.eu/rapid/pressReleasesAction.do?reference=IP/09/1188&format=HTML &aged=1&language=HU&guiLanguage=en 23. Európai Bizottság (2012): Víz-, energia- és termőföld-gazdálkodás az inkluzív és fenntartható növekedés érdekében, http://erdreport.eu/erd/report_2011/documents/erd_report%202011_summary_hu.pdf utolsó letöltés: 2012. október 26. 24. Európai Bizottság (2010): Jelentés a földhasználat bioüzemanyagokkal és a folyékony bio-energiahordozókkal kapcsolatos közvetett megváltoztatásáról. http://eurlex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=COM:2010:0811:FIN:HU:DOC 25. Environmental Protection Agency (EPA) (2012): Operating Anaerobic Digester Project, http://www.epa.gov/agstar/projects/index.html, utolsó letöltés: 2012. november 2. 26. EUROBSERVER (2011): Barobilan, http://www.eurobserver.org/pdf/barobilan11.pdf, utolsó letöltés: 2012. november 5. 27. EUROBSERVER (2012): Biofuels Barometer, http://www.energiesrenouvelables.org/observ-er/stat_baro/observ/baro179_a.pdf, utolsó letöltés: 2012. október 4. 28. EUROPEAN BIOGAS ASSOCIATION (2012): Biogas and biomethane in Europe, http://www.google.hu/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CDYQ FjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.agriforenergy.com%2Fcontent%2Findex.php%3F option%3Dcom_phocadownload%26view%3Dcategory%26download%3D595%3Ad 4-5_international_biogas-and-biomethane_aebiom_en.pdf%26id%3D20%3Aregionalreportbiogas&ei=jLKXUJKeI4Tvsgav_YHYBA&usg=AFQjCNEUY8klpvKucLVP_gwv4 GswOxtcrw&sig2=-tdvg6m2fCKB7Y9Srqs1BQ, utolsó letöltés: 2012. november 5. 29. EUROSTAT (2012): EU Energy in figures, http://ec.europa.eu/energy/publications/doc/2012_energy_figures.pdf 30. EUROSTAT (2012): http://epp.EUROSTAT.ec.europa.eu/tgm/table.do?tab=table&init=1&plugin=0&langu age=en&pcode=ten00076 31. F.O.Licht’s (2012): World Ethanol & Biofuels Report, 9 (17) 32. FACHVERBAND BIOGAS (2012): Energiepflanzen http://www.biogas.org/edcom/webfvb.nsf/id/DE_Alle_Publikationen?open, utolsó letöltés: 2012. november 4. 33. FAO (2009): International cooperation for sustainable land and water management, Background Thematic Report, http://www.fao.org/fileadmin/templates/solaw/files/thematic_reports/TR_16_web.pdf utolsó letöltés: 2012. november 2. 34. FAO (2012) Food price Index, utolsó letöltés: 2012. szeptember 10., 128
http://www.fao.org/worldfoodsituation/wfs-home/foodpricesindex/en/ 35. FARKASNÉ F.M., FOGARASSY CS., SZŰCS I. (2006): Externáliák a mezőgazdaságban, Ökológiai gazdálkodás II, Szaktudás Könyvesház 36. FARKASNÉ F. M. (2011): A fenntartható fejlődés, a klímaváltozás és a földhasználat változása, társadalmi-gazdasági tényezőinek összefüggése, OTKA kiadvány 37. FIGYELŐ ONLINE (2009): Hét Magyarországnyi erdő tűnt el, http://www.figyelo.hu/cikkek/171893_het_magyarorszagnyi_erdo_tunt_el, utolsó letöltés: 2012. november 2. 38. FIAT (2012): Környezetbarát LPG, http://fiat.hu/cgibin/pbrand.dll/FIAT_HUNGARY/section/section.jsp?BV_SessionID=@@@@08213 75548.1352824417@@@@&BV_EngineID=cccfadfifjlimgfcefecejgdfkhdfji.0&com. broadvision.session.new=Yes&contentOID=1075822744&Failed_Reason=Session+n ot+found&Failed_Page=%2fFIAT_HUNGARY%2fsection%2fsection.jsp, utolsó letöltés: 2012. november 13. 39. FODOR F., VASHEGYI I., SIPOS GY. (2012): „Szarvasi-1” energy grass – combining bioenergy with phytoremediation, 4th International Energy Farming Congress, 13-15 March, Papenburg/Németország, Book of Abstract 20. p. 40. FOGARASSY CS.; NEUBAUER É. (2011): Vízgazdaságtan, avagy a vízlábnyom mérése és gazdasági összefüggései. MTA Szociológiai Intézet: Sebezhetőség és adaptáció tanulmánykötet 41. GEISENDÖRFER H. (2011): Alternative für Biogasanlage, Energiepflanzen (Németország), joule 4. 2011, 70-71. p. 42. GREENPEACE (2011): The convenient solution-case studies, http://www.greenpeace.org.uk/climate/the-convenient-solution-case-studies, utolsó letöltés: 2012. november 5. 43. GYULAI I. (2009): A biomassza dilemma, Magyar Természetvédők Szövetsége, http://www.mtvsz.hu/dynamic/biomassza_dilemma_2010.pdf, utolsó letöltés: 2012. november 2. 44. GYULAI I. (2010): A biomassza dilemmától az atrotonnáig, http://lmv.hu/biomasszadilemma_atrotonna, utolsó letöltés: 2012. november 10. 45. GYURICZA CS. (2011): Enni vagy nem enni, Zöldenergetika http://www.zoldenergetika.hu/zem/index.php?option=com_content&view=article&id= 255:enni-vagy-nem-enni&catid=51:figyelj&Itemid=69, utolsó letöltés: 2012. november 16. 46. GYURICZA CS. (2011): EU Energia és Környezeti Innovációk, Szent István Egyetem Szabadegyetemi Programsorozata, 2011. május 24., Gödöllő 47. HANCSÓK J. et al. (2006): Új generációs bio-motorhajtóanyagok I., Magyar Kémikusok Lapja, 2006. 61(8), 260-264 p. 48. HAJDÚ J. (2009): Biogázüzemek működése és biogáz üzemi technológiák, OBEKK, Tudományos Szakmai Kiadványok Sorozata, Gödöllő, 11/12 49. HAJDÚ J. (2009): A szilárd biomassza hőenergetikai hasznosítása, OBEKK Tudományos Szakmai Kiadványok Sorozata, Gödöllő, 10/12 50. HAJDÚ J. (2006): Bio-hajtóanyag előállítás és hasznosítás lehetőségei Magyarországon, előadás, Szeged, 2006. 05.24. 51. HOPFNER-SIXT K. (2010): Monitoring of Agricultural Biogas plants in Austria, http://www.nas.boku.ac.at/uploads/media/Monitoring_biogasplants_berlin.pdf, utolsó letöltés: 2012. október 5. 52. HUMER, J. (2009): Trockenheitstolerante Futter, BauernZeitung, 52-54/ 2009. 7. p. 53. ICIS (2011): Ethanol prices and Pricing information. http://www.icispricing.com/il_shared/Samples/SubPage10100100.asp 54. IEA (2012): Key world energy Statistics, http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/name,31287,en.html 129
utolsó letöltés: 2012. október 12. 55. IEA BIOENERGY (2009): Presentation of Task 36 and 37, Biofuels and Bioenergy a Cahnaging Climate Conference, Vancouver, http://www.ieabiogas.net/_content/publications/workshops-and-seminars.html, utolsó letöltés: 2012. november 6. 56. IEE (2012): Communication to key decision makers, http://www.envipark.com/wpcontent/blogs.dir/1/files/Communication-to-key-decision-makers.pdf, utolsó letöltés: 2012. október 5. 57. IPPC (2007): Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC): Fourth Assessment Report. www.ipcc.ch/ipccreports/ar4-wg1.htm 58. JANOWSZKY ZS. (2003): Fűfélék ipari célú hasznosítása, DATE, Mezőgazdaságtudományi Kar, Növénytermesztés és Tájökológiai Tanszék, előadás, Debrecen, 2003. 10. 05. 59. JOBBÁGY P. (2013): A hazai biodízel-ágazat komplex elemzése, Ph.D értekezés, Debrecen 60. JOBBÁGY P., BAI A., JUHÁSZ I.L. (2010): A biometán perspektívái a hazai közlekedésben, Mezőgazdasági Technika, LI évf. Különszám, 17-19 p. 61. KAMARÁS Z. (2005): Energiafüvet termesztet a Pécsi Hőerőmű, Zöldtech Magazin, 2005. XI. 62. KAPROS T., CSETE J., SZUNYOG I. (2009): A biogáznak földgáz vezetékbe történő betáplálását befolyásoló műszaki, jogi és pénzügyi szempontok az Európai Unióban, EU társfinanszírozott K+F (4080904) projekt zárójelentése 63. KIRCHMAYER F. (2010): Production of „Green electricity” in Austria, in International Report on Biogas and biomethane, AGRIforEnergy, www.agriforenergy.com/content/index.php?option=com_phocadownload&view=cate gory&download=595:d4-5_international_biogas-andbiomethane_aebiom_en.pdf&id=20:regional-report-biogas utolsó letöltés: 2012. október 27. 64. Központi Statisztikai Hivatal (2012): A társadalmi haladás mutatószámrendszere, Közlekedési infrastruktúra, http://www.ksh.hu/thm/tablak.html utolsó letöltés: 2012. november 1. 65. Központi Statisztikai Hivatal (2013): Időszakos jelentés, www.ksh.hu/docs/hun/xftp/idoszaki/jelszall/jelszall11.xls, utolsó letöltés: 2013. május 12. 66. LÁNG I. (Szerk.) (2007): Környezet- és természetvédelmi lexikon. Budapest: Akadémiai kiadó 67. LILLE METROPOLE (2011): Biomethane production and its use in captive fleets Lille MetropoleExperience, http://www.polisnetwork.eu/uploads/Modules/PublicDocuments/biogasmaxtorun_lille.pdf, utolsó letöltés: 2013. május 15. 68. LANDWIRTSCHAFTLICHE LEHRANSTALTEN, LLA (2013): Triesdorfer Energiepflanzentag 2013, Triesdorfi Energiakonferencia, 2013. Júius 11, Triesdorf, Németország. 69. LPV (2013): Ausgleichs- und Ersatzmaßnahmen mit der Landwirtschaft, http://www.lpv.de utolsó letöltés: 2013. június 6. 70. Magyar Közlöny (2010): A megújuló energia közlekedési célú felhasználásának előmozdításáról és a közlekedésben felhasznált energia üvegházhatású gázkibocsátásának csökkentéséről 2010. évi CXVII. Törvény, Budapest: Magyar Közlöny 176 71. MBSZ (2013): A Magyar Biomassza Szövetség közleménye, http://nol.hu/gazdasag/vamteherrel_sujtja_az_eu_az_import_bioetanolt, utolsó 130
letöltés: 2013. május 13. 72. MEZŐGAZDASÁGI GÉPESÍTÉSI INTÉZET (2012): Költségelőrejelzés, http://www.agrarunio.hu/hir/iranymutato-gepimunka-koltsegek-2012-ben-7045.html, utolsó letöltés, 2013. április 2. 73. MGKKE (2011): Gázkutak, http://www.mgkke.hu/oldal/gazkutak, utolsó letöltés: 2012. november 13. 74. NÉMETH K. (2011): Dendromassza-hasznosításon alapuló decentralizált hőenergiatermelés és felhasználás komplex elemzése, PhD értekezés, Keszthely 75. Nemzeti Cselekvési Terv (2011) http://www.kormany.hu/hu/nemzeti-fejlesztesiminiszterium/klima-es-energiaugyi-allamtitkarsag/hirek/nyilvanos-magyarorszagmegujulo-energia-hasznositasi-cselekvesi-tervenek-vegleges-valtozata 76. Nemzeti Fenntartható Fejlődési Stratégia (2007) http://www.nfu.hu/ormany_altal_elfogadottt_nemzeti_fenntarthato_fejlodesi_strategia 77. OIL-PRICE (2013): Crude Oil and Commodity Prices, http://www.oilprice.net/?gclid=CMryg9_b77YCFY623god0GAANw, utolsó letöltés: 2013. április 29. 78. OPEC (2012): Fossil fuels lose little ground by 2035, OPEC World Oil Outlook 2012, http://energyforumonline.com/7854/fossil-fuels-lose-ground-2035/, utolsó letöltés: 2013. április 29. 79. PÄDAM S. , BRIGHTMAN, T., PARKER, T., BHARDWA, M. (2010): Biomethane in five European cities, Biogasmax proyect, EC RTD: 019795 80. PAPPAS Auto (2012): Környezetvédelem minimális áron, www.pappas.hu/.../aktualis/.../detail/?...AdB, utolsó letöltés: 2012. december 20. 81. POPP J. (2013): A bioenergia szerepe az energiaellátásban, Gazdálkodás 82. POPP J., SOMOGYI A., BÍRÓ T. (2010): Újabb feszültség a láthatáron az élelmiszerés bioüzemanyag-ipar között? Gazdálkodás, 6 (54) 592-603. p. 83. POPP J.; POTORI N. (Szerk) (2011): A biomassza energetikai célú termelése Magyarországon. Budapest: Agrárgazdasági Kutató Intézet 1-173p. 84. POPP J.; SOMOGYI A. (2007): Bioetanol és biodízel: áldás vagy átok? (I) Bioenergia II, (1) 5-13 p. 85. POPP J.; SOMOGYI A. (2007): Bioetanol és biodízel: áldás vagy átok? (II) Bioenergia II, (2) 3-13 p. 86. PUCKER, J., JUNGMEIER, G., SIEGL, S., PÖTSCH, E.M. (2010): Kobilanz Biogas Erfolgsfaktoren zur nachhaltigen Nutzung der Biogastechnologie am Beispiel ausgehalter Biogasanlagen, Joanneum Research, Animal (2013), 7:s2, pp 283–291 87. RES-LEGAL (2012): Legal sources on renewable energy, http://www.reslegal.eu/search-by-country/netherlands/single/s/res-e/t/promotion/aid/premium-tariffsde/lastp/171/, utolsó letöltés: 2012. november 6. 88. ROOS K. (2004): Status of existing and Emerging Biogas production and Utilization Systems, AgSTAR Program, US EPA conference, http://www.epa.gov/agstar/documents/conf04/rooswedam.pdf utolsó letöltés: 2012. október 27. 89. SCHUMACHER K.P. (2011): Land-use competion between industrial livestock farming and biogas in the Oldenburger Muensterland, http://www.pecsrl2012.com/site/images/upload/samenvattingen/A6005%20Schumach er%20Kim%20Philip%2001-12-11%20def.pdf, utolsó letöltés: 2012. október 5. 90. SIMON L. (2006): Toxikus elemek akkumulációja, fitoindikációja és fitoremediációja a talaj-növény rendszerben, MTA Doktori értekezés 91. SIPOS GY. (2006): A szántóföldi energianövényekből előállított bioüzemanyagok versenyképessége, Nemzetközi tudományos konferencia, Az alternatív energiaforrások hasznosításának gazdasági kérdései, Sopron, Nyugat-magyarországi Egyetem, CD-kiadvány, ISBN: 978-963-9364-82-0 131
92. SIPOS GY. (2008): Application of by-products of bioetanol production in feeding, environmental and feeding safety concerns of utilization. Gyöngyös: XI. Nemzetközi Tudományos Napok, in full paper (II). 576-582 p. 93. SIPOS GY., URBÁNYI B., VASA L., KRISZT B. (2007): A bioetanol-gyártás melléktermékek alkalmazása. Gazdasági Tükörkép Magazin. http://www.gtm.hu/cikk.php?cikk_id=664 94. SOMOGYI A. (2012): Az első generációs bioüzemanyag-piac komplex értékelése, doktori (PhD) disszertáció, Szent István Egyetem, Gödöllő 95. SOMOGYI A., SIPOS GY. (2009): The Energy-safety in terms of land utilization. Debrecen: 4th Aspects and Visions of Applied Economics and Informatics, in full paper (I). 147-153. p. 96. SÜTŐ V., HOMOLA A. (2010): Szennyvíziszap hasznosítás, elhelyezés jelene és jövője Magyarországon, http://www.google.hu/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CDQQ FjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.maviz.org%2Fsystem%2Ffiles%2Ffilemanager% 2Fprivate%2Factive%2F5%2FSuto_Vilmos__Szennyviz_iszap_hasznositas.doc&ei=KlWvUKeJJ4zQsgaI9oDADQ&usg=AFQjCN GIP3PXUI5rR4cRusojEz1Lg1SALg&sig2=0E-v7V5iVNhM4EqQkc58LQ, utolsó letöltés: 2012. november 23. 97. SZŰCS I., FEKETÉNÉ, F.M., DOBÓ E., SZAKÁCS T., SZŐCS L., M. K. SINGH., (2006): Dynamic Potential Of Bioenergy: Energy For Sustainable Development. In: Farkas I (szerk.) „12th workshop on Energy and Environment”, Gödöllő, 15. p. 98. SZŰCS I., FARKASNÉ F. M., VINOGRADOV SZ. (2008): Földminőség, földérték és fenntartható földhasználat az Európai Uniós adottságok között. NKFP-2004-4/015. számú kutatás Zárójelentése. Gödöllő 99. TAMÁS J. (2010): Természeti erőforrások és zöld ipar, Kárpát –medencei Területfejlesztési Nyári Egyetem, „A területi kohézió jövője”, Debrecen, http://www.mrtt.hu/nyari_egyetem/eloadasok/tamas.pdf, utolsó letöltés: 2012. november 12. 100. TECHNISCHE UNIVERSITAT WIEN (2012): Biogázból biometán- technológiai áttekintés, http://www.fedarene.org/documents/projects/Biomethane/BMR_D.3.1.1_BiogasUpgra ding_TechReview/BMR_D.3.1.1_BiogasUpgrading_TechReview_HU.pdf, utolsó letöltés: 2012. november 5. 101. TERRÓN J.A. (2011): Experiences on Natural gas urban transport buses, http://www.ngvireland.com/download/ngv2011/juanAngelTerronAlonso.pdf, utolsó letöltés: 2012. december 21. 102. TIHANYI L., CSETE J., SZUNYOG I., HORÁNSZKY B. (2012): Helyzetjelentés a biogázról és a biometánról 2012 elején, Műszaki Földtudományi Közlemények, 83. 1. pp. 237-248. 103. UELLENDAHL H., Wang G., Møller H., Jørgensen U., Skiadas I.V., Gavala H.N., Ahring B.K. (2009): Energy balance and cost –benefit analysis of biogas production from perennial energy crops pretreated by wet oxidation, http://www.crpa.it/media/documents/crpa_www/progetti/seqcure/documentazione/area-riservata/uellendahl_vadswec.pdf, utolsó letöltés: 2012. november 10. 104. UNFCCC (1994): Egyesült Nemzetek Éghajlatváltozási Keretegyezménye. http://unfccc.int/essential_background/convention/items/2627.php 105. USA Energy Policy Act of 2005, http://www.govtrack.us/congress/bill.xpd?bill=h109-6 106. USDA (2011): Long-term Projections, http://www.ers.usda.gov/Publications/OCE111/OCE111a.pdf, utolsó letöltés: 2013. 132
május 13. 107. USDA (2013): Oil crops yearbook, http://usda.mannlib.cornell.edu/MannUsda/viewStaticPage.do?url=http://usda.mannlib .cornell.edu/usda/ers/89002/2009/index.html, utolsó letöltés: 2013. május 13. 108. USDA-Foreign Agricultural Service (2012): Grain report, http://gain.fas.usda.gov/Recent%20GAIN%20Publications/Rapeseed%20Production% 20Somewhat%20Better%20than%20Expected_Vienna_EU27_8-5-2011.pdf, utolsó letöltés: 2012. november 4. 109. VASHEGYI I., SIPOS GY., FODOR, F. (2011): Chelator –enhanced lead uptake, accummulation in energy grass, International Journal of Phytoremediation, 13. 302315 p. 110. VÁSÁRHELYI RÓNA KFT (2013): Aktuális gépi szolgáltatás árajánlat 111. VESZPRÉM MEGYE ÖNKORMÁNYZATA (2009): Veszprém megye környezetvédelmi terve 2011-2016. Helyzetértékelés, http://veszpremmegye.hu/letoltesek/kornyezetvedelem/2011/helyzetertekeles.pdf, utolsó letöltés: 2012. november 30. 112. VIDÉKFEJLESZTÉSI MINISZTÉRIUM (VM) (2012): 2015-ig nem kell visszasajtolni a termálvizet, http://www.kormany.hu/hu/videkfejlesztesiminiszterium/agrargazdasagert-felelos-allamtitkarsag/hirek/2015-ig-nem-kellvisszasajtolni-a-termalvizet, utolsó letöltés: 2013. június 6. 113. VM ASZK (2013): Gépi földmunkák szolgáltatási díjai, árajánlat 2013. március 19.
133
134
9
MELLÉKLETEK
A HASZNÁLT MÉRTÉKEGYSÉGEK ÁTVÁLTÁSA
9.1
CO2eq (széndioxid-egyenérték) – az egyes üvegházhatású gázok által okozott üvegházhatás-növekedéssel egyenértékű hatást kiváltó CO2 mennyisége
J (joule) – az energia SI mértékegysége, 1 GJ = 0,2778 MWh = 0,0239 toe
toe (tonna olajegyenérték) – szabvány, egy tonna kőolaj fűtőértékén alapuló mértékegység 1 toe = 41 868 GJ = 11 630 kWh
Btu (British thermal unit) - Megközelítőleg 1,055 joule-nak megfelelő energiaegység, Észak Amerikában az olajok (energia tartalmának) fűtőértékét jelenti.
W (watt) – a teljesítmény SI-ből származtatott mértékegysége, 1 W = 1 J/s
Wh (wattóra) – az energia SI-n kívüli, széleskörűen használt mértékegysége, 1 GWh = 3600 GJ = 85,9845 toe A mértékegységeknél használt SI előtétek k kilo = x103 M mega = x106 G giga = x109 T tera = x1012 P peta = x1015
135
9.2
AZ EURÓPAI UNIÓ ENERGIA-FÜGGŐSÉGE TAGORSZÁGONKÉNT SZÁZALÉKBAN
EU27 Belgium Bulgária Csehország Dánia Németország Észtország Írország Görögország Spanyolország Franciaország Olaszország Ciprus Lettország Litvánia Luxemburg Magyarország Málta Hollandia Ausztria Lengyelország Portugália Románia Szlovénia Szlovákia Finnország Svédország Nagy Britannia
2000 46,69 78,09 46,48 23 -35,32 59,51 32,03 84,41 69,48 76,62 51,54 86,54 98,6 59,71 59,82 99,6 55,18 100,25 38,66 65,57 10,64 84,92 21,96 52,58 64,97 55,3 39,16 -16,96
Forrás: EUROSTAT, 2013
2001 47,39 80,6 46,28 25,35 -28,37 60,96 32,14 89,32 68,93 74,73 50,7 83,29 96,06 58,94 46,91 97,37 53,58 99,82 34,29 64,99 10,36 84,91 26,29 50,23 62,25 55,1 36,86 -9,39
2002 47,56 77,53 46,71 26,57 -42 60,27 29,47 88,77 71,47 78,46 51,03 85,98 100,54 57,91 42,19 98,58 56,9 99,82 34,07 67,98 11,3 84,02 24,38 50,45 64,15 52,17 37,59 -12,51
2003 48,97 79,61 46,81 25,3 -31,78 60,79 26,31 89,37 67,51 76,66 50,58 83,93 96,05 62,46 44,33 98,39 62 99,84 37,79 70,61 13,14 85,35 25,41 53,45 64,65 58,84 43,73 -6,52
2004 50,24 79,79 48,41 25,71 -47,49 60,82 28,43 90,28 72,69 77,62 50,79 84,73 95,42 68,84 47,07 97,91 60,96 99,85 30,77 70,78 14,59 83,91 30,24 52,18 67,85 54,54 37,35 4,58
2005 52,46 80,11 47,5 28,25 -50,9 61,17 25,39 89,41 68,57 81,47 51,69 84,41 100,69 63,04 57,11 97,39 63,17 100 38,37 71,43 17,6 88,54 27,57 52,31 65,42 54,22 37,66 13,48
2006 53,67 79,75 46,25 27,8 -35,94 60,74 28,49 90,49 71,84 81,2 51,45 87,01 102,49 65,74 62,39 98,24 62,69 100 37,45 72,43 20,03 82,97 29,18 52,05 63,86 53,82 37,77 21,17
2007 52,98 77,05 51,34 25,04 -24,73 58,11 23,81 87,92 71,25 79,65 50,44 85,09 95,87 61,51 61,3 96,73 61,32 100 38,88 68,9 25,64 81,96 31,49 52,49 68,37 53,05 36,29 20,42
2008 54,64 79,86 52,14 27,9 -22,9 60,53 24,02 89,46 73,32 81,27 50,84 85,31 97,56 57,93 58,17 97,5 63,37 100 34,4 68,91 30,57 82,82 27,7 55,13 64,57 54,24 37,9 26,17
2009 53,73 74,33 45,34 26,97 -20,65 61,5 21,16 87,63 67,76 79,28 51 82,75 96,42 58,83 50,18 97,57 58,72 98,3 36,5 65,35 31,67 81,05 20,24 48,18 66,43 54,05 37,14 26,2
2010 52,68 76,84 40,33 25,6 -18,21 59,78 12,93 85,62 69,11 76,69 49,3 83,78 100,89 41,62 81,92 96,82 58,26 100,79 30,69 61,82 31,51 75,45 21,66 49,3 63,13 48,14 36,53 28,27
2011 53,84 72,9 36,63 28,61 -8,46 61,08 11,7 88,9 65,26 76,44 48,86 81,29 92,61 59,05 81,81 97,37 52,03 100,58 30,4 69,3 33,74 77,45 21,34 48,35 64,19 53,76 36,8 36,04
9.3
A HATÉKONY BIOGÁZ TISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIA
Paraméter
jellemző metán tartalom a biometánban [vol%] metán kinyerés [%] metán veszteség [%] jellemző nyomás [bar(túl)] villamos energia igény [kWhel/m³ biometán] fűtési igény és hőmérséklet kéntelenítés szükségessége fogyóeszköz igény szabályozhatóság [%] referenciaüzemek száma 100m³/óra biometánhoz 250m³/óra biometánhoz 500m³/óra biometánhoz
Vizes mosás
Nyomásváltásos adszorpció (PSA) Jellemző üzemméret tartomány [m³/óra biometán] 95,0-99,0 95,0-99,0 >99,0 95,0-99,0 Szerves fizikai mosás
Aminos mosás
Membrán szeparáció
95,0-99,0
98
96
99,96
98
80-99,5
2
4
0,04
2
20-0,5
4-8
4-8
0
4-7
4-7
0,46
0,49-0,67
0,27
0,46
0,25-0,43
-
közepes 70-80°C igen
magas 120-160°C igen
-
-
igen
igen
aminos oldószer (veszélyes, korrozív)
aktív szén (nem veszélyes)
50-100
szerves oldószer (nem veszélyes) 50-100
50-100
85-115
50-105
magas
alacsony
közepes
magas
alacsony
eljárástól függ Lerakodás gátló adalék, szárítóanyag
Jellemző beruházási költség [€/(m³/óra) biometán] 10 100 9 500 9 500 10 400
7 300-7 600
5 500
5 000
5 000
5 400
4 700-4 900
3 500
3 500
3 500
3 700
3 500-3 700
12,8
10,8-15,8
100m³/óra 14 biometánhoz 250m³/óra 10,3 biometánhoz 500m³/óra 9,1 biometánhoz Forrás: TUW, 2012
Jellemző üzemeltetési költségek [ct/m³ biometán] 13,8 14,4 10,2
12
10,1
7,7-11,6
9
11,2
9,2
6,5-10,1
9.4 A „SZARVASI-1”ENERGIAFŰ EURÓPAI FAJTAOLTALMI TANÚSÍTVÁNYA
138
139
140
141
9.5
A SZARVASI-1 ENERGIAFŰ TAKARMÁNYOZÁSI EREDMÉNYE
142
143
144
9.6
2013. JANUÁR 1-TŐL ALKALMAZOTT HATÓSÁGI ÁTVÉTELI ÁRAK A kötelező átvételű villamos energia átvételi árai1 (ÁFA nélkül), HUF/kWh Kategória
A MEH 2008. 01.01. előtt (vagy addig benyújtott kérelemre) hozott határozata alapján termelt (kivéve 5 MWnál nagyobb vízerőmű) [KR. 4. § (1) bekezdés]
2012. január 1-töl 2013. január 1-töl Mély Csúcs Mély Csúcs2 Völgy2 Völgy2 2 völgy2 völgy2
Nap- és szélerőműben termelt [KR. 1. számú melléklet 1. b) pont]
31,91
31,91
31,91
33,76
33,76
33,76
Nem nap- és szélerőműben termelt [KR. 1. számú melléklet 1. a) pont]
35,65
31,91
13,03
37,72
33,76
13,78
30,71
30,71
30,71
32,18
32,18
32,18
34,31
30,71
12,53
35,96
32,18
13,13
27,45
24,57
10,02
28,76
25,75
10,50
34,31
30,71
12,53
35,96
32,18
13,13
21,34
13,66
13,66
22,36
14,31
14,31
21,34
13,66
13,66
22,36
14,31
14,31
32,19
22,18
11,57
33,73
23,24
12,13
20 MW vagy annál kisebb naperőműben termelt [KR. 1. számú melléklet 2. b) pont] Megújuló 20 MW vagy annál kisebb energiafo erőműben (kivéve: A MEH 2008. rrásból naperőmű) termelt [KR. 1. 01.01. után nyert számú melléklet 2. a) pont] hozott energiáva 20 MW-nál nagyobb, de határozata6 l termelt legfeljebb 50 MW-os alapján termelt villamos erőműben termelt (kivéve: (kivéve: 5 MWenergia szélerőmű 2008. nov. 30-tól) nál nagyobb [KR. 1. számú melléklet 3. a) vízerőmű, 50 pont] MW-nál 20 MW-nál nagyobb, de nagyobb egyéb legfeljebb 50 MW-os erőmű) [KR. szélerőműben 2008. nov. 4. § (2)-(3), (6) 30-tól termelt bekezdés] [KR. 1. számú melléklet 3. b) pont] Használt berendezést3 is tartalmazó erőműben termelt [KR. 1. számú melléklet 4. pont] 5 MW-nál nagyobb vízerőműben, 50 MWnál nagyobb egyéb erőműben termelt [KR. 4. § (4) bekezdés; 1. számú melléklet 4. pont] Hulladék ból nyert energiával [KR. 4. § (5) bekezdés; 1. számú melléklet 5. pont] termelt villamos energia
Forrás: Energia Hivatal, 2013
145
9.7
AZ ÜVEGHÁZHATÁSÚ GÁZKIBOCSÁTÁS-MEGTAKARÍTÁS JELLEMZŐ ÉS ALAPÉRTELMEZETT ÉRTÉKEI
Bioüzemanyag-előállítási mód
Cukorrépa-etanol Búza-etanol (a feldolgozáshoz használt üzemanyag földgáz hagyományos kazánban) Búza-etanol (a feldolgozáshoz használt üzemanyag szalma kogenerációs erőműben) Kukorica-etanol, Közösségben előállított (a feldolgozáshoz használt üzemanyag földgáz kogenerációs erőműben) Cukornád-etanol Repce-biodízel Napraforgó-biodízel Szójabab-biodízel Zöldséghulladékból vagy állati eredetű olajokból előállított biodízel Biogáz organikus háztartási hulladékból sűrített földgázként Biogáz nedves trágyából sűrített földgázként Biogáz száraz trágyából sűrített földgázként Búzaszalma-etanol Hulladékfa-etanol Hulladékfa alapú Fischer-Tropsch dízel Hulladékfa-dimetil-éter Hulladékfa-metanol
ÜHGÜHGkibocsátáskibocsátásmegtakarítás megtakarítás jellemző alapértelmezett értéke értéke (százalék) (százalék) 61 52 45
34
69
69
56
49
71 45 58 40
71 38 51 31
88
83
80
73
84 86 87 80 95 95 94
81 82 85 74 95 95 94
Forrás: 2009/28 EK irányelv
146
9.8
ECONOMIC SPECIFICATION OF NEW RES
Forrás: ECOFYS, 2011
147
